專利名稱：氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊。
背景技術(shù)：
一直以來，例如將計(jì)算二氧化碳等氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置導(dǎo)入到空調(diào)系統(tǒng)的領(lǐng)域等中?；谠摎怏w濃度計(jì)算裝置中的計(jì)算結(jié)果來控制換氣的0N/0FF(開/關(guān))等，由此使空調(diào)系統(tǒng)高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)消耗電力的降低。在這樣的氣體濃度計(jì)算裝置中使用NDIR(Non-dispersive Infrared,非分散型紅外線吸收)法,所謂NDIR(非分散型紅外線吸收)法，是指基于紅外光穿過對象氣體中時的衰減來計(jì)算氣體的濃度的方法。作為使用NDIR(非分散型紅外線吸收)法的氣體濃度計(jì)算裝置，例如有專利文獻(xiàn)I中所記載的裝置。該氣體濃度計(jì)算裝置使來自單一光源的光照射至氣室(gas cell)內(nèi)，并通過第I檢測器及第2檢測器對穿過氣室內(nèi)的光進(jìn)行檢測。第I檢測器對穿過由被測定氣體區(qū)域及封入至測定氣體室內(nèi)的不活潑氣體區(qū)域構(gòu)成的光路的光進(jìn)行檢測。第2檢測器對穿過由被測定氣體區(qū)域及封入至比較氣體室內(nèi)的與被測定氣體種類相同的氣體區(qū)域構(gòu)成的光路的光進(jìn)行檢測。另外，公開有通過第2檢測器檢測照射光量的增減，且校正第I檢測器的輸出。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載有檢測氣缸內(nèi)的樣品氣體濃度的氣體濃度計(jì)算裝置。此處，將反射鏡設(shè)置于在氣缸內(nèi)往復(fù)移動的活塞的頭部，并且在氣缸的頭部朝向氣缸內(nèi)配置光源及檢測器。通過這樣的構(gòu)成，自光源發(fā)射且由活塞上的反射鏡反射的光被檢測器接收。伴隨著活塞的往復(fù)移動，經(jīng)由反射鏡的自光源至檢測器為止的光路長度發(fā)生變化，因此檢測器中所接收的能量值發(fā)生變化。然后，基于自檢測器輸出的輸出值的變化來計(jì)算樣品氣體的濃度。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2007-256242號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 日本特開平5-180760號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題在上述專利文獻(xiàn)I所記載的氣體濃度計(jì)算裝置中，使用第I檢測器及第2檢測器這兩個不同的受光元件來計(jì)算氣體的濃度。因此，受光元件自身的個體差(靈敏度、噪聲特性的差、或者其對于周圍溫度的差或?qū)τ陂L期變化的差等)對氣體濃度的測定精度造成不良影響。這樣的不良影響由受光元件各自的個體差而引起，因此通過使用來自兩個受光元件的輸出值的比等，不會消除這樣的不良影響。在上述專利文獻(xiàn)2的氣體濃度計(jì)算裝置中，由于使用單一的受光元件，因此可以說不存在因受光元件的個體差而產(chǎn)生的問題。但是，在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，用于使自光源直至檢測器為止的光路長度變化的單元即反射鏡設(shè)置于活塞的頭部并且在與光路的方向相同的方向進(jìn)行上下運(yùn)動。因此，為了實(shí)現(xiàn)高精度的測量，必需在測量時暫時停止活塞的運(yùn)動、即反射鏡的運(yùn)動。其原因在于當(dāng)反射鏡未停止而在與光路的方向相同的方向上運(yùn)動的情況下，光路長度不穩(wěn)定，從而無法實(shí)現(xiàn)高精度的測量。因此，通過暫時停止活塞的運(yùn)動，參照光的測定時間與信號光的測定時間之間產(chǎn)生大幅度的時間偏差。若參照光的測定時間與信號光的測定時間之間產(chǎn)生大幅度的時間偏差，則基于各自的測定結(jié)果的比而計(jì)算的氣體濃度也會產(chǎn)生僅與大幅度的時間偏差相應(yīng)的誤差。另外，在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，氣缸的上下運(yùn)動的振動或表面的變質(zhì)等對光的檢測精度造成不良影響。另外，由于信號的進(jìn)入成為上下死點(diǎn)，因此測定間隔從屬于氣缸的運(yùn)動速度，難以應(yīng)對高速化。在使用單一的受光元件的情況下，若參照光的測定時間與信號光的測定時間之間產(chǎn)生時間偏差，則基于各自的測定結(jié)果的比而計(jì)算的氣體濃度也會產(chǎn)生僅與時間偏差相應(yīng)的誤差。因此，本發(fā)明的一個方面是有鑒于上述而完成的，其目的在于提供一種可防止因受光元件的個體差而產(chǎn)生的問題，并且可防止因光路長度不穩(wěn)定而產(chǎn)生的問題的氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊。 另外，本發(fā)明的另一個方面的目的在于提供一種可防止因受光元件的個體差而產(chǎn)生的問題，并且可防止因用于使光路長度變化的要素的振動所致的光檢測精度的下降，進(jìn)而可抑制因光的測定時間偏差所致的光檢測精度的下降的氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊。另外，本發(fā)明的另外一個方面的目的在于提供一種可防止因受光元件的個體差而產(chǎn)生的問題，并且可防止因用于使光路長度變化的要素在與光路的方向相同的方向上運(yùn)動所致的問題的氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊。解決問題的技術(shù)手段為了解決上述問題，本發(fā)明的一個方面的氣體濃度計(jì)算裝置的特征在于其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計(jì)算模塊且計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置，所述氣體濃度測量模塊具備氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間；光源，其配置于所述氣室的一端；反射切換單元，其配置于所述氣室的所述一端或另一端，且使自所述光源放射的光反射或透過；反射單元，其使透過了所述反射切換單元的光反射；比較氣室，其封入有規(guī)定的比較氣體，且配置于透過了所述反射切換單元的光的光路上；及受光單元，其配置于所述氣室的所述另一端，接收自所述光源放射且通過所述反射切換單元反射的光、及自所述光源放射、透過所述反射切換單元并穿過所述比較氣室且通過所述反射單元反射的光；所述氣體濃度計(jì)算模塊基于通過所述反射切換單元使光反射及透過的各情況下的所述受光單元的受光能量值，而計(jì)算所述對象氣體的所述濃度。另外，本發(fā)明的一個方面的氣體濃度測量模塊的特征在于其是計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置中的氣體濃度測量模塊，具備氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間；光源，其配置于所述氣室的一端；反射切換單元，其配置于所述氣室的所述一端或另一端，且使自所述光源放射的光反射或透過；反射單元，其使透過了所述反射切換單元的光反射；比較氣室，其封入有規(guī)定的比較氣體，且配置于透過了所述反射切換單元的光的光路上；及受光單元，其配置于所述氣室的所述另一端，接收自所述光源放射且通過所述反射切換單元反射的光、及自所述光源放射、透過所述反射切換單元并穿過所述比較氣室、且通過所述反射單元反射的光。根據(jù)如上所述的本發(fā)明的氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊，受光單元接收通過反射切換單元反射的光及透過反射切換單元并穿過比較氣室的光的兩者，因此可防止由不同的受光單元分別接收通過反射切換單元切換反射與透過的各情況下的光時的、因受光單元的個體差而產(chǎn)生的問題。另外，由于構(gòu)成為將反射切換單元配置于導(dǎo)入有對象氣體的氣室的一端或另一端、即在氣室外配置有反射切換單元，因此通過反射切換單元切換反射與透過的各情況下的光穿過氣室內(nèi)的對象氣體中的光路長度無變化。因此，可防止因穿過對象氣體中的光的光路長度不穩(wěn)定而產(chǎn)生的問題。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述反射切換單元是對相對于自所述光源放射的光的反射率進(jìn)行電性調(diào)整而切換光的反射與透過的反射率調(diào)整單元。
在此情況下，用于使受光單元所接收的光的受光能量值的差異產(chǎn)生的單元為反射率調(diào)整單元，該反射率調(diào)整單元的動作通過反射率的電性控制而進(jìn)行。因此，為了產(chǎn)生受光能量值的差異而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊的光檢測精度的下降。另外，通過反射率調(diào)整單元對反射率進(jìn)行電性控制，從而可高速地切換反射率。因此，受光單元所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。再者，作為具有這樣的效果的反射率調(diào)整單元，優(yōu)選為空間光調(diào)制器(SLM)或液晶光學(xué)兀件。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述反射切換單元是對于自所述光源放射的光通過旋轉(zhuǎn)而切換反射與透過的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在此情況下，用于使受光單元所接收的光的受光能量值的差異產(chǎn)生的單元為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，即使該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由于在氣室外配置有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因而切換反射與透過的各情況下的光穿過氣室內(nèi)的對象氣體中的光路長度也無變化。因此，與例如上述專利文獻(xiàn)2的情況不同，由于光路長度穩(wěn)定，因而不必暫時停止旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。其結(jié)果，可防止因旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)暫時停止運(yùn)動而使光測定時間產(chǎn)生大幅度的時間偏差等的問題。另外，在本發(fā)明中，也可利用由反射板與孔構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鏡構(gòu)成所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在此情況下，利用由反射板與孔構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鏡，可實(shí)現(xiàn)簡單的構(gòu)成。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述反射單元具備角度不同的多個反射面，使透過了所述反射切換單元的光被所述多個反射面依次反射并且在每次通過所述反射面的反射時穿過所述比較氣室。在此情況下，由于經(jīng)反射單元的反射面反射的光多次穿過比較氣室中，因而可加長穿過比較氣室內(nèi)的光路。因此，可使自光源放射的光的特性在比較氣室內(nèi)充分變化。另夕卜，由于構(gòu)成為光多次穿過比較氣室，因此可通過小型的比較氣室來增加穿過比較氣室的光的光路長度，而無需使比較氣室大型化。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述規(guī)定的比較氣體是與所述對象氣體種類相同的飽和氣體。通過與對象氣體相配合地變更帶通濾波器及比較氣體，也可實(shí)現(xiàn)多種氣體的測量。在此情況下，利用光穿過與對象氣體種類相同的飽和氣體時的特性的變化,可產(chǎn)生受光單元的受光能量值的差異。
另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為進(jìn)一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置于所述光源與所述受光單元之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。通過帶通濾波器，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可降低因接收不同的波段的光而產(chǎn)生的光檢測精度的下降。另外，在本發(fā)明中，所述光源優(yōu)選為放射紅外線的光源?？衫卯?dāng)紅外線穿過對象氣體時能量衰減的現(xiàn)象，來計(jì)算對象氣體的濃度。另外，在本發(fā)明中，所述對象氣體優(yōu)選為二氧化碳?？衫卯?dāng)光穿過二氧化碳時能量衰減的現(xiàn)象,來計(jì)算對象氣體的濃度。優(yōu)選為具備所述氣體濃度測量模塊，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光 單元；及多個所述氣體濃度計(jì)算模塊，其與多個所述受光單元相對應(yīng)。 在此情況下，通過增加帶通濾波器、比較氣體及受光部，也可同時對多種氣體進(jìn)行測量。在此情況下，帶通濾波器優(yōu)選為配置于受光部前面。另外，通過具備多個對象氣體不同的氣體濃度測量模塊，可同時高精度地計(jì)算多種氣體的濃度。另外，本發(fā)明的另一個方面的氣體濃度計(jì)算裝置的特征在于其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計(jì)算模塊且計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置，所述氣體濃度測量模塊具備氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間；光源，其配置于所述氣室內(nèi)；反射率調(diào)整單元，其配置于所述氣室的一端，且對相對于自所述光源放射的光的反射率進(jìn)行電性調(diào)整；及受光單元，其配置于所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通過所述反射率調(diào)整單元反射的反射光；所述氣體濃度計(jì)算模塊基于通過所述反射率調(diào)整單元對所述反射率進(jìn)行了電性調(diào)整的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比來計(jì)算所述對象氣體的所述濃度。另外，本發(fā)明的另一個方面的氣體濃度測量模塊的特征在于其是計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置中的氣體濃度測量模塊，具備氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間；光源，其配置于所述氣室內(nèi)；反射率調(diào)整單元，其配置于所述氣室的一端，且對相對于自所述光源放射的光的反射率進(jìn)行電性調(diào)整；及受光單元，其配置于所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通過所述反射率調(diào)整單元反射的反射光。根據(jù)如上所述的本發(fā)明的氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊，受光單元接收直接光及反射光的兩者，因此可防止分別通過不同的受光單元接收直接光及反射光時、或通過不同的受光單元分別接收通過反射率調(diào)整單元對反射率進(jìn)行了電性調(diào)整的各情況下的光時的、因受光單元的個體差而產(chǎn)生的問題。另外，在本發(fā)明中，用于使受光單元所接收的光的光路長度的變化或受光能量值的差異產(chǎn)生的單元為反射率調(diào)整單元，該反射率調(diào)整單元的動作取決于反射率的電性控制。因此，為了產(chǎn)生光路長度的變化或受光能量值的差異而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊的光檢測精度的下降。另外，通過反射率調(diào)整單元對反射率進(jìn)行電性控制，從而可高速地切換反射率。因此，受光單元所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。
根據(jù)以上所述，根據(jù)本發(fā)明，可防止因受光單元的個體差而產(chǎn)生問題、因振動所致的誤差、因時間偏差所致的誤差。再者，作為具有這樣的效果的反射率調(diào)整單元，優(yōu)選為光電裝置(E0(Electro Optic)裝置)或液晶光學(xué)元件。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為進(jìn)一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置于所述光源與所述受光單元之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。通過帶通濾波器，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產(chǎn)生的光檢測精度的下降。另外，在本發(fā)明中，所述光源優(yōu)選為放射紅外線的光源?？衫卯?dāng)紅外線穿過對象氣體時能量衰減的現(xiàn)象，來計(jì)算對象氣體的濃度。另外，在本發(fā)明中，所述對象氣體優(yōu)選為二氧化碳。
可利用當(dāng)光穿過二氧化碳時能量衰減的現(xiàn)象，來計(jì)算對象氣體的濃度。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為進(jìn)一步具備儲存單元，該儲存單元預(yù)先儲存表示所述對象氣體的所述濃度與所述比的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫或近似式，且所述氣體濃度計(jì)算模塊基于所述數(shù)據(jù)庫或所述近似式而計(jì)算與所述比相對應(yīng)的所述濃度。根據(jù)本發(fā)明，基于預(yù)先準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)庫或近似式可高精度地計(jì)算對象氣體的濃度。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為具備所述氣體濃度測量模塊，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；及多個所述氣體濃度計(jì)算模塊，其與多個所述受光單元相對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，通過具備多個對象氣體不同的氣體濃度測量模塊，可同時高精度地計(jì)算多種氣體的濃度。另外，本發(fā)明的另外一個方面的氣體濃度計(jì)算裝置的特征在于其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計(jì)算模塊且計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置，所述氣體濃度測量模塊具備氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間；光源，其配置于所述氣室內(nèi)；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其配置于所述氣室的一端，且通過旋轉(zhuǎn)使自所述光源放射的光反射或透過；及受光單元，其配置于所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通過所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)反射的反射光；所述氣體濃度計(jì)算模塊基于通過所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述光反射或透過的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比而計(jì)算所述對象氣體的所述濃度，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在與自所述光源直至所述受光單元為止的光路的方向不同的方向上進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)。另外，本發(fā)明的另外一個方面的氣體濃度測量模塊的特征在于其是計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置中的氣體濃度測量模塊，且具備氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間；光源，其配置于所述氣室內(nèi)；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其配置于所述氣室的一端，且通過旋轉(zhuǎn)而使自所述光源放射的光反射或透過；及受光單元，其配置于所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通過所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)反射的反射光；所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在與自所述光源直至所述受光單元為止的光路的方向不同的方向上進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)。根據(jù)如上所述的本發(fā)明的氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊，受光單元接收直接光及反射光的兩者，因此可防止通過不同的受光單元分別接收直接光及反射光時、或通過不同的受光單元分別接收由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使光反射或透過的各情況下的光時的、因受光單元的個體差而產(chǎn)生的問題。
另外，在本發(fā)明中，用于使受光單元所接收的光的光路長度的差異或受光能量值的差異產(chǎn)生的單元為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過在與自光源直至受光單元為止的光路的方向不同的方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而使光反射或透過。此處，所謂“在與光路的方向不同的方向上旋轉(zhuǎn)”，例如可通過使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸成為與光路相同的方向而實(shí)現(xiàn)。即，由于產(chǎn)生光路長度的變化或受光能量值的差異，因而旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不必沿光路的方向進(jìn)行運(yùn)動，因此，即使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與受光單元之間的絕對距離也無變動。因此，與例如上述專利文獻(xiàn)2的情況不同，由于光路長度穩(wěn)定，因而不必暫時停止旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。其結(jié)果，可防止因旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)暫時停止運(yùn)動而使光測定時間產(chǎn)生大幅度的時間偏差。如以上所述，根據(jù)本發(fā)明，可防止因受光單元的個體差而產(chǎn)生的問題、及因用于使光路長度變化的要素在與光路的方向相同的方向上運(yùn)動而產(chǎn)生的問題。另外，在本發(fā)明中，也可利用由反射板與孔構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鏡構(gòu)成所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。利用由反射板與孔構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鏡，可實(shí)現(xiàn)簡單的構(gòu)成。另外，在本發(fā)明中，也可構(gòu)成為，所述旋轉(zhuǎn)鏡在與自所述光源直至所述受光單元為止的所述光路的方向大致垂直的方向上進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)。例如通過使旋轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)軸成為與光路大致相同的方向，可使旋轉(zhuǎn)鏡在與光路的方向大致垂直的方向上旋轉(zhuǎn)。由此，可明確地切換光的反射與透過。另外，在本發(fā)明中，也可由微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)致動器與鏡面構(gòu)成所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在此情況下，通過使用MEMS致動器，可抑制旋轉(zhuǎn)時的振動并可實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)。因此，可防止因振動而產(chǎn)生的光檢測精度的下降。另外，通過MEMS致動器的高速旋轉(zhuǎn)而可高速地進(jìn)行光的反射與透過的切換，受光單元的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為，進(jìn)一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置于所述光源與所述受光單元之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。通過帶通濾波器可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產(chǎn)生的光檢測精度的下降。另外，在本發(fā)明中，所述光源優(yōu)選為放射紅外線的光源?？衫卯?dāng)紅外線穿過對象氣體時能量衰減的現(xiàn)象,來計(jì)算對象氣體的濃度。另外，在本發(fā)明中，所述對象氣體優(yōu)選為二氧化碳?？衫卯?dāng)光穿過二氧化碳時能量衰減的現(xiàn)象,來計(jì)算對象氣體的濃度。再者，氣體并不限定于二氧化碳。進(jìn)而，通過僅增加帶通及受光部也可實(shí)現(xiàn)多種氣體的測量。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為，進(jìn)一步具備儲存單元，該儲存單元預(yù)先儲存表示所述對象氣體的所述濃度與所述比的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫或近似式，且所述氣體濃度計(jì)算模塊基于所述數(shù)據(jù)庫或所述近似式而計(jì)算與所述比相對應(yīng)的所述濃度。根據(jù)本發(fā)明，基于預(yù)先準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)庫或近似式，可高精度地計(jì)算對象氣體的濃度。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選為具備所述氣體濃度測量模塊，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；及多個所述氣體濃度計(jì)算模塊，其與多個所述受光單元相對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，通過具備對象氣體不同的多個氣體濃度測量模塊，可同時高精度地計(jì)算多種氣體的濃度。、
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可提供一種能夠防止因受光元件的個體差而產(chǎn)生的問題，且能夠防止因光路長度不穩(wěn)定而產(chǎn)生的問題的氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊。另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，可提供一種氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊，其能夠防止因受光單元的個體差而產(chǎn)生的問題，且能夠防止因用于產(chǎn)生光路長度的變化或受光能量值的差異的要素的振動所致的光檢測精度的下降，進(jìn)而能夠抑制因光的測定時間偏差所致的光檢測精度的下降。另外，根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，可提供一種氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊，其能夠防止因受光單元的個體差而產(chǎn)生的問題，且能夠防止因用于使光路長度變化的要素在與光路的方向相同的方向上運(yùn)動而產(chǎn)生的問題。


圖I是第I實(shí)施方式中的氣體濃度計(jì)算裝置IX的概略剖面圖。圖2是第2實(shí)施方式中的氣體濃度計(jì)算裝置IXA的概略剖面圖。圖3是第3實(shí)施方式中的氣體濃度計(jì)算裝置IXB的概略剖面圖。圖4是表示反射鏡60X的變形例的圖。圖5是氣體濃度計(jì)算裝置IX的變形例的概略剖面圖。

圖6是氣體濃度計(jì)算裝置IX的變形例的概略剖面圖。圖7是氣體濃度計(jì)算裝置IX的變形例的概略剖面圖。圖8是自箭頭L方向觀察圖7中的反射切換單元300XA的圖。圖9是表示氣體濃度計(jì)算裝置IY的概略剖面圖。圖10是用于說明用以使光路長度或受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造的圖。圖11是用于說明儲存部4Y的儲存信息的圖。圖12是表示儲存部4Y中所儲存的數(shù)據(jù)庫的一例的圖。圖13是表示儲存部4Y中所儲存的圖表的一例的圖。圖14是表示通過氣體濃度計(jì)算裝置IY進(jìn)行的二氧化碳濃度計(jì)算處理的流程的流程圖。圖15是表示氣體濃度計(jì)算裝置IY的變形例的概略剖面圖。圖16是表示氣體濃度計(jì)算裝置IY的變形例的概略剖面圖。圖17是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IZ的概略剖面圖。圖18是用于說明第5實(shí)施方式中的用以使光路長度或受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造的圖。圖19是用于說明儲存部4Z的儲存信息的圖。圖20是表示儲存部4Z中所儲存的數(shù)據(jù)庫的一例的圖。圖21是表示儲存部4Z中所儲存的圖表的一例的圖。圖22是表示由氣體濃度計(jì)算裝置IZ進(jìn)行的二氧化碳濃度計(jì)算處理的流程的流程圖。
圖23是表示本發(fā)明的第6實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IZA的概略剖面圖。圖24是用于說明第6實(shí)施方式中的用以使光路長度或受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造的圖。圖25是表示氣體濃度計(jì)算裝置IZ的變形例的概略剖面圖。符號的說明IX、1XA 1XE…氣體濃度計(jì)算裝置、2X、2XA、2XB…氣體濃度測量模塊、3X、3XA 3XD…計(jì)算電路、IOX…氣室、IlX…導(dǎo)入空間、20X…紅外光源、20XA 20XD…光源、30X…受光部、40X…飽和氣體室、41X…飽和氣體、50X…樣品氣體、60X、60XA…反射鏡、70X…調(diào)制鏡、80X…旋轉(zhuǎn)鏡、81X…反射板、82X…孔、90X…帶通濾波器、100X、IOOXA, 100XB、200XA 200XD、300XA 300XD…反射切換單元。 IY…氣體濃度計(jì)算裝置、2Y…氣體濃度測量模塊、3Y…計(jì)算電路、4Y…儲存部、IOY…氣室、IlY…導(dǎo)入空間、12Y…氣體導(dǎo)入部、13Y…氣體排出部、20Y…光源、30Y…調(diào)制鏡、40Y…帶通濾波器、50Y…受光部、60Y…樣品氣體。IZ…氣體濃度計(jì)算裝置、2Z…氣體濃度測量模塊、3Z…計(jì)算電路、4Z…儲存部、IOZ…氣室、IlZ…導(dǎo)入空間、12Z…氣體導(dǎo)入部、13Z…氣體排出部、20Z…光源、30Z…反射鏡、40Z…帶通濾波器、50Z…受光部、60Z…樣品氣體、70Z…MEMS致動器、71Z…鏡面。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對本發(fā)明所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。再者，在附圖的說明中，對相同的要素標(biāo)注相同的符號，省略重復(fù)的說明。[第I實(shí)施方式]第I實(shí)施方式是將調(diào)制鏡70X配置于氣室IOX的一端(配置有紅外光源20X的一偵D的情況。(氣體濃度計(jì)算裝置IX的整體構(gòu)成)首先，對第I實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IX的整體構(gòu)成進(jìn)行說明。圖I是表示氣體濃度計(jì)算裝置IX的概略剖面圖。氣體濃度計(jì)算裝置IX包括如下部件而構(gòu)成氣體濃度測量模塊2X，其接收來自紅外光源20X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“光源”)的光，并測定其能量值；及計(jì)算電路3X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“氣體濃度計(jì)算模塊”)，其基于氣體濃度測量模塊2X的測定結(jié)果而計(jì)算氣體濃度；該氣體濃度計(jì)算裝置IX是計(jì)算對象氣體的濃度的裝置。通過計(jì)算電路3X所計(jì)算出的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，并利用于例如空調(diào)系統(tǒng)等的控制中。再者，在第I實(shí)施方式中，對于將導(dǎo)入至氣體濃度測量模塊2X的樣品氣體50X中的二氧化碳作為濃度計(jì)算的對象氣體時的例子進(jìn)行說明。氣體濃度測量模塊2X包括氣室10X、具有紅外光源20X的反射切換單元100X、及受光部30X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“受光單元”)而構(gòu)成。氣室IOX形成內(nèi)部導(dǎo)入樣品氣體50X的導(dǎo)入空間11X。關(guān)于氣室10X，在氣室IOX的一端側(cè)設(shè)置有用于向?qū)肟臻gIlX內(nèi)導(dǎo)入樣品氣體50X的氣體導(dǎo)入部12X，在氣室IOX的另一端側(cè)設(shè)置有用于將導(dǎo)入空間IlX內(nèi)的樣品氣體50X向外部排出的氣體排出部13X。作為氣體導(dǎo)入部12X或氣體排出部13X，也可使用設(shè)置在氣室的內(nèi)壁(例如上部或底部)的多個孔。反射切換單元100X配置于氣室IOX的一端，且包括如下部件而構(gòu)成紅外光源20X、調(diào)制鏡70X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“反射切換單元、反射率調(diào)整單元”)、封入有飽和氣體41X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“比較氣體”)的飽和氣體室40X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“比較氣室”)、反射鏡60X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“反射單元”)、及帶通濾波器90X。紅外光源20X為放射紅外線的光源。在第I實(shí)施方式中，作為紅外光源20X，使用放射包括4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光的光源。來自紅外光源20X的紅外線被樣品氣體50X中的二氧化碳分子5IX吸收而衰減。調(diào)制鏡70X對相對于自紅外光源20X放射的光的反射率進(jìn)行電性調(diào)整。此處，調(diào)制鏡70X通過對反射率進(jìn)行電性調(diào)整，而使自紅外光源20X放射的光全反射或全透過。經(jīng)調(diào)制鏡70X反射的光朝向受光部30X放射。再者，在第I實(shí)施方式中，作為調(diào)制鏡70X，例如采用液晶光學(xué)元件或空間光調(diào)制器(SLM)。除此以外，也可使用通過介電體或金屬絲網(wǎng)等進(jìn) 行反射率的控制的其它方法。反射鏡60X使透過了調(diào)制鏡70X的光朝向受光部30X反射。此處，在調(diào)制鏡70X與反射鏡60X之間配置有飽和氣體室40X。因此，透過了調(diào)制鏡70X的光穿過飽和氣體室40X內(nèi)的飽和氣體41X且通過反射鏡60X反射。經(jīng)反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體41X，且透過調(diào)制鏡70X并入射至受光部30X。封入至飽和氣體室40X內(nèi)的飽和氣體41X使用與樣品氣體50X種類相同的飽和氣體。帶通濾波器90X配置于紅外光源20X與受光部30X之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。在第I實(shí)施方式中，帶通濾波器90X使用配置于反射切換單元100X內(nèi)且僅透過4. 2 y nT4. 3 u m的波段的光的帶通濾波器。另外，在將帶通濾波器90X未設(shè)置于反射切換單元100X內(nèi)的情況下，例如也可設(shè)置于受光部30X與氣室IOX之間。再者，反射切換單元100X的框體IOlX內(nèi)，例如填充有相對于紅外光源20X所放射的紅外線為不活潑的不活潑氣體或樣品氣體50X。受光部30X是配置于氣室IOX的另一端，接收自紅外光源20X放射且通過調(diào)制鏡70X反射的光、及自紅外光源20X放射且透過調(diào)制鏡70X并穿過飽和氣體室40X的光的兩者的受光元件。即，一個受光部30X接收穿過飽和氣體室40X的光及未穿過飽和氣體室40X的光的兩者。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產(chǎn)生的危害。(用于使受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造)對于由受光部30X接收的光的受光能量值的差異進(jìn)行說明。此處，通過進(jìn)行調(diào)制鏡70X中的光的反射或透過的控制，而使由受光部30X所接收的光的受光能量值產(chǎn)生差異。具體而言，在被控制為調(diào)制鏡70X使光反射的狀態(tài)的情況下，如圖I中箭頭所示的光路A所示，自紅外光源20X放射的光通過調(diào)制鏡70X反射，經(jīng)反射的光穿過氣室IOX內(nèi)的樣品氣體50X中且入射至受光部30X。另一方面，在被控制為調(diào)制鏡70X使光透過的狀態(tài)的情況下，如圖I中箭頭所示的光路B所示，自紅外光源20X放射的光透過調(diào)制鏡70X，穿過飽和氣體室40X并通過反射鏡60X反射。經(jīng)反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體室40X且透過調(diào)制鏡70X，進(jìn)而穿過氣室IOX內(nèi)的樣品氣體50X中而入射至受光部30X。這樣，在將調(diào)制鏡70X控制為透過狀態(tài)的情況下，與將調(diào)制鏡70X控制為反射狀態(tài)的情況相比，光路長度僅加長光穿過飽和氣體室40X中的部分。另外，由于紅外光線穿過封入于飽和氣體室40X的飽和氣體41X中，因而通過飽和氣體吸收光的能量。因此，在受光部30X接收穿過了飽和氣體室40X的光的情況(光透過調(diào)制鏡70X的情況)下，與接收未穿過飽和氣體室40X的光的情況(通過調(diào)制鏡70X使光反射的情況)相比，接收能量值較低的光。 如上所述，在第I實(shí)施方式中，受光能量值的變更可通過調(diào)制鏡70X而電性地進(jìn)行。因此，可實(shí)現(xiàn)小型化而且可去除可動部，并且不存在因振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等危害，從而精度提高。進(jìn)而，與機(jī)械式相比，可使調(diào)制速度大幅度地高速化。( 二氧化碳的濃度計(jì)算處理) 繼而，對于計(jì)算電路3X根據(jù)受光部30X所接收的光的受光能量值而計(jì)算二氧化碳的濃度的處理進(jìn)行說明。受光部30X將由調(diào)制鏡70X反射且僅穿過樣品氣體50X的光的受光能量值、與透過調(diào)制鏡70X且穿過飽和氣體室40X及樣品氣體50X的光的受光能量值輸出至計(jì)算電路3X。計(jì)算電路3X基于穿過飽和氣體室40X與樣品氣體50X的光的受光能量值而計(jì)算放射光量的增減，且對于僅穿過樣品氣體50X的光的受光能量值進(jìn)行校正，由此可計(jì)算樣品氣體50X中的二氧化碳的濃度。再者，關(guān)于基于2個受光能量值來計(jì)算氣體濃度的順序，例如如專利文獻(xiàn)I所公開的那樣，可使用一直以來已知的氣體相關(guān)法進(jìn)行計(jì)算，因而省略詳細(xì)的說明。(第I實(shí)施方式的作用 效果)繼而，對第I實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IX的作用及效果進(jìn)行說明。根據(jù)第I實(shí)施方式的氣體濃度計(jì)算裝置IX，由于受光部30X接收經(jīng)調(diào)制鏡70X反射的光、及透過調(diào)制鏡70X且穿過飽和氣體室40X的光的兩者，因此可防止通過不同的受光部30X分別接收由調(diào)制鏡70X切換反射與透過的各情況下的光時的、因受光部30X的個體差而產(chǎn)生的問題。另外，由于構(gòu)成為在導(dǎo)入有樣品氣體50X的氣室IOX的一端配置調(diào)制鏡70X、即在氣室IOX外配置有調(diào)制鏡70X，因此通過調(diào)制鏡70X切換反射與透過的各情況下的光穿過樣品氣體50X的光路長度不存在變化。因此，可防止因穿過樣品氣體50X中的光的光路長度不穩(wěn)定而產(chǎn)生的問題。另外，在第I實(shí)施方式中，用于使受光部30X所接收的光的光路長度的差異或受光能量值的差異產(chǎn)生的單元為調(diào)制鏡70X，該調(diào)制鏡70X的動作通過反射率的電性控制而進(jìn)行。因此，為了產(chǎn)生光路長度的差異或受光能量值的差異而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊2X的光檢測精度的下降。另外，通過調(diào)制鏡70X對反射率進(jìn)行電性控制，而可高速地切換反射率。因此，受光部30X所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。再者，作為具有這樣的效果的調(diào)制鏡70X，優(yōu)選為空間光調(diào)制器(SLM)或液晶光學(xué)元件。
另外，利用自紅外光源20X放射的光穿過與樣品氣體50X種類相同的飽和氣體41X中時的特性的變化，可使受光部30X的受光能量值的差異產(chǎn)生。另外，通過帶通濾波器90X，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產(chǎn)生的光檢測精度的下降。另外，通過紅外光源20X放射紅外線，可利用當(dāng)紅外線穿過樣品氣體50X時通過二氧化碳而使能量衰減的現(xiàn)象，來計(jì)算樣品氣體50X的二氧化碳的濃度。另外，可利用當(dāng)自紅外光源20X放射的紅外光穿過樣品氣體50X中的二氧化碳時能量衰減的現(xiàn)象，來計(jì)算樣品氣體50X中的二氧化碳的濃度。再者，顯然的，通過帶通濾波器選擇所使用的光的波長，將比較氣體作為所測定的氣體，由此，可測定的氣體的種類并不限定為二氧化碳，而可任意選取。
[第2實(shí)施方式]第2實(shí)施方式是將調(diào)制鏡70X配置于氣室IOX的另一端側(cè)(配置受光部30X的一偵D的情況。再者，關(guān)于與第I實(shí)施方式相同的構(gòu)成物，標(biāo)注相同編號并省略詳細(xì)的說明。(氣體濃度計(jì)算裝置IXA的整體構(gòu)成)首先，對于第2實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IXA的整體構(gòu)成進(jìn)行說明。圖2是表示氣體濃度計(jì)算裝置IXA的概略剖面圖。氣體濃度計(jì)算裝置IXA包括如下部件而構(gòu)成氣體濃度測量模塊2XA，其接收來自紅外光源20X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“光源”)的光，并測定其能量值；及計(jì)算電路3X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“氣體濃度計(jì)算模塊”)，其基于氣體濃度測量模塊2XA的測定結(jié)果而計(jì)算氣體濃度；該氣體濃度計(jì)算裝置IXA是計(jì)算對象氣體的濃度的裝置。通過計(jì)算電路3X所計(jì)算出的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，并利用于例如空調(diào)系統(tǒng)等的控制中。再者，在第2實(shí)施方式中，對于將導(dǎo)入至氣體濃度測量模塊2XA的樣品氣體50X中的二氧化碳作為濃度計(jì)算的對象氣體時的例子進(jìn)行說明。氣體濃度測量模塊2XA包括氣室10X、反射切換單元100XA、及紅外光源20X而構(gòu)成。紅外光源20X配置于氣室IOX的一端，且放射紅外線。在第2實(shí)施方式中，作為紅外光源20X，使用放射包括4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光的光源。來自紅外光源20X的紅外線被樣品氣體50X中的二氧化碳分子5IX吸收而衰減。反射切換單元100XA配置于氣室IOX的另一端，且包括如下部件而構(gòu)成受光部30X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“受光單元”)、調(diào)制鏡70X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“反射切換單元、反射率調(diào)整單元”)、封入有飽和氣體41X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“比較氣體”)的飽和氣體室40X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“比較氣室”)、反射鏡60X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“反射單元”)、及帶通濾波器90X。調(diào)制鏡70X對相對于自紅外光源20X放射且穿過樣品氣體50X的光的反射率進(jìn)行電性調(diào)整。此處，調(diào)制鏡70X通過對反射率進(jìn)行電性調(diào)整而使自紅外光源20X放射且穿過樣品氣體50X的光全反射或全透過。經(jīng)調(diào)制鏡70X反射的光朝向受光部30X放射。再者，在第2實(shí)施方式中，作為調(diào)制鏡70X，例如采用液晶光學(xué)元件或空間光調(diào)制器(SLM)。除此以外，也可使用通過介電體或金屬絲網(wǎng)等進(jìn)行反射率的控制的其它方法。反射鏡60X使透過了調(diào)制鏡70X的光朝向受光部30X反射。此處，在調(diào)制鏡70X與反射鏡60X之間配置有飽和氣體室40X。因此，透過調(diào)制鏡70X的光穿過飽和氣體室40X內(nèi)的飽和氣體41X并通過反射鏡60X反射。經(jīng)反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體41X，且透過調(diào)制鏡70X而入射至受光部30X。受光部30X是接收自紅外光源20X放射、穿過樣品氣體50X且通過調(diào)制鏡70X反射的光、及自紅外光源20X放射、穿過樣品氣體50X且通過反射鏡60X反射并且穿過飽和氣體室40X的光的兩者的受光元件。即，一個受光部30X接收穿過飽和氣體室40X的光及未穿過飽和氣體室40X的光的兩者。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產(chǎn)生的危害。再者，反射切換單元100XA的框體101XA內(nèi)，例如填充有相對于紅外光源20X所放射的紅外線為不活潑的不活潑氣體或樣品氣體50X。(用于使受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造)
對于由受光部30X所接收的光的受光能量值的差異進(jìn)行說明。此處，通過進(jìn)行調(diào)制鏡70X中的光的反射或透過的控制，而使由受光部30X所接收的光的受光能量值產(chǎn)生差
巳升。具體而言，在將調(diào)制鏡70X控制為使光反射的狀態(tài)的情況下，如圖2中箭頭所示的光路Al所示，自紅外光源20X放射的光穿過氣室IOX中的樣品氣體50X后通過調(diào)制鏡70X反射，經(jīng)反射的光入射至受光部30X。另一方面，在將調(diào)制鏡70X控制為使光透過的狀態(tài)的情況下，如圖2中箭頭所示的光路BI所示，自紅外光源20X放射的光穿過氣室IOX中的樣品氣體50X后透過調(diào)制鏡70X，且穿過飽和氣體室40X，并通過反射鏡60X反射。經(jīng)反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體室40X且透過調(diào)制鏡70X，并入射至受光部30X。這樣，在將調(diào)制鏡70X控制為透過狀態(tài)的情況下，與將調(diào)制鏡70X控制為反射狀態(tài)的情況相比，光路長度僅加長了光穿過飽和氣體室40X中的部分。另外，由于紅外光線穿過封入于飽和氣體室40X的飽和氣體41X中，因而通過飽和氣體吸收光的能量。因此，在受光部30X接收穿過了飽和氣體室40X的光的情況(光透過調(diào)制鏡70X的情況)下，與接收未穿過飽和氣體室40X的光的情況(通過調(diào)制鏡70X使光反射的情況)相比，受光能量值變低。如上所述，在第2實(shí)施方式中，受光能量值的變更通過調(diào)制鏡70X電性地進(jìn)行。因此，可實(shí)現(xiàn)小型化而且可去除可動部，并且不存在因振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等危害，從而精度提高。進(jìn)而，與機(jī)械式相比，可使調(diào)制速度大幅度地高速化。( 二氧化碳的濃度計(jì)算處理)關(guān)于計(jì)算電路3X根據(jù)受光部30X所接收的光的能量值而計(jì)算二氧化碳的濃度的處理，與第I實(shí)施方式的情況相同，可使用一直以來已知的氣體相關(guān)法而計(jì)算，省略詳細(xì)的說明。(第2實(shí)施方式的作用 效果)繼而，對第2實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IXA的作用及效果進(jìn)行說明。根據(jù)第2實(shí)施方式的氣體濃度計(jì)算裝置1XA，由于受光部30X接收經(jīng)調(diào)制鏡70X反射的光、及透過調(diào)制鏡70X并穿過飽和氣體室40X的光的兩者，因此可防止通過不同的受光部30X分別接收由調(diào)制鏡70X切換反射與透過的各情況下的光時的、因受光部30X的個體差而產(chǎn)生的問題。另外，由于構(gòu)成為在導(dǎo)入有樣品氣體50X的氣室IOX的另一端配置調(diào)制鏡70X、即在氣室IOX外配置有調(diào)制鏡70X，因此即使通過調(diào)制鏡70X切換光的反射與透過，穿過樣品氣體50X的光的光路長度也無變化。因此，可防止因穿過樣品氣體50X中的光的光路長度不穩(wěn)定而產(chǎn)生的問題。另外，在第2實(shí)施方式中，用于使受光部30X所接收的光的光路長度的差異或受光能量值的差異產(chǎn)生的單元為調(diào)制鏡70X，該調(diào)制鏡70X的動作通過反射率的電性控制而進(jìn)行。因此，為了產(chǎn)生光路長度的差異或受光能量值的差異而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊2XA的光檢測精度的下降。另外，通過調(diào)制鏡70X對反射率進(jìn)行電性控制，可高速地切換反射率。因此，受光部30X所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。
再者，作為具有這樣的效果的調(diào)制鏡70X，優(yōu)選為空間光調(diào)制器(SLM)或液晶光學(xué)元件。另外，利用當(dāng)自紅外光源20X放射的光穿過與樣品氣體50X種類相同的飽和氣體41X中時的特性的變化，可使受光部30X的受光能量值的差異產(chǎn)生。[第3實(shí)施方式]第3實(shí)施方式使用旋轉(zhuǎn)鏡80X而使自紅外光源20X放射的光反射或透過。再者，關(guān)于與第I實(shí)施方式相同的構(gòu)成物，標(biāo)注相同編號并省略詳細(xì)的說明。(氣體濃度計(jì)算裝置IXB的整體構(gòu)成)首先，對第3實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IXB的整體構(gòu)成進(jìn)行說明。圖3是表示氣體濃度計(jì)算裝置IXB的概略剖面圖。氣體濃度計(jì)算裝置IXB包括如下部件而構(gòu)成氣體濃度測量模塊2XB，其接收來自紅外光源20X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“光源”)的光，并測定其能量值；及計(jì)算電路3X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“氣體濃度計(jì)算模塊”)，其基于氣體濃度測量模塊2XB的測定結(jié)果而計(jì)算氣體濃度；該氣體濃度計(jì)算裝置IXB是計(jì)算對象氣體的濃度的裝置。通過計(jì)算電路3X所計(jì)算出的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，并利用于例如空調(diào)系統(tǒng)等的控制中。再者，在第3實(shí)施方式中，對于將導(dǎo)入至氣體濃度測量模塊2XB的樣品氣體50X中的二氧化碳作為濃度計(jì)算的對象氣體時的例子進(jìn)行說明。氣體濃度測量模塊2XB包括氣室10X、包含紅外光源20X的反射切換單元100XB、及受光部30X (相當(dāng)于權(quán)利要求中的“受光單元”)而構(gòu)成。氣室IOX形成內(nèi)部導(dǎo)入樣品氣體50X的導(dǎo)入空間11X。關(guān)于氣室10X，在氣室IOX的一端側(cè)設(shè)置有用于向?qū)肟臻gIlX內(nèi)導(dǎo)入樣品氣體50X的氣體導(dǎo)入部12X，在氣室IOX的另一端側(cè)設(shè)置有用于將導(dǎo)入空間IlX內(nèi)的樣品氣體50X向外部排出的氣體排出部13X。反射切換單元100XB配置于氣室IOX的一端，且包括如下部件而構(gòu)成紅外光源20X、旋轉(zhuǎn)鏡80X (相當(dāng)于權(quán)利要求中的“反射切換單元、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)”)、封入有飽和氣體41X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“比較氣體”)的飽和氣體室40X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“比較氣室”)、反射鏡60X(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“反射單元”)、及帶通濾波器90X。紅外光源20X為放射紅外線的光源。在第3實(shí)施方式中，作為紅外光源20X，使用放射包括4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光的光源。來自紅外光源20X的紅外線被樣品氣體50X中的二氧化碳分子5IX吸收而衰減。
旋轉(zhuǎn)鏡80X使自紅外光源20X放射的光通過旋轉(zhuǎn)而反射或穿過。旋轉(zhuǎn)鏡80X由反射板81X與孔82X構(gòu)成，且通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)83X控制旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度等。孔82X是由框82aX包圍而成的空間。反射鏡60X使穿過旋轉(zhuǎn)鏡80X的孔82X的光朝向受光部30X反射。此處，在旋轉(zhuǎn)鏡80X的反射板81X與反射鏡60X之間配置有飽和氣體室40X。因此，穿過旋轉(zhuǎn)鏡80X的孔82X的光穿過飽和氣體室40X內(nèi)的飽和氣體41X后通過反射鏡60X反射。經(jīng)反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體41X，且穿過旋轉(zhuǎn)鏡80X的孔82X并入射至受光部30X。再者，在圖3中，表示自紅外光源20X放射的光穿過旋轉(zhuǎn)鏡80X的孔82X并通過反射鏡60X反射的狀態(tài)。
封入至飽和氣體室40X內(nèi)的飽和氣體41X使用與樣品氣體50X種類相同的飽和氣體。帶通濾波器90X配置于紅外光源20X與受光部30X之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。在第3實(shí)施方式中，帶通濾波器90X配置于反射切換單元100XB內(nèi)，且使用僅透過4. 2 y nT4. 3 u m的波段的光的帶通濾波器。另外，在將帶通濾波器90X未設(shè)置于反射切換單元100XB內(nèi)的情況下，例如也可設(shè)置于受光部30X與氣室IOX之間。再者，反射切換單元100XB的框體101XB內(nèi)，例如填充有相對于紅外光源20X所放射的紅外線為不活潑的不活潑氣體或樣品氣體50X。受光部30X是配置于氣室IOX的另一端，接收自紅外光源20X放射且通過旋轉(zhuǎn)鏡80X的反射板81X反射的光、及自紅外光源20X放射且穿過旋轉(zhuǎn)鏡80X的孔82X并穿過飽和氣體室40X的光的兩者的受光元件。即，一個受光部30X接收穿過飽和氣體室40X的光與未穿過飽和氣體室40X的光的兩者。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產(chǎn)生的危害。(用于使受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造)對于由受光部30X所接收的光的受光能量值的差異進(jìn)行說明。此處，使旋轉(zhuǎn)鏡80X旋轉(zhuǎn)，對光進(jìn)行控制，使其由反射板81X反射、或者穿過孔82X，由此使通過受光部30X所接收的光的受光能量值產(chǎn)生差異。具體而言，在通過反射板8IX的旋轉(zhuǎn)而將旋轉(zhuǎn)鏡80X控制為通過反射板8IX使光反射的狀態(tài)的情況下，如圖3中箭頭所示的光路A2所示，自紅外光源20X放射的光通過旋轉(zhuǎn)鏡80X的反射板81X而反射，經(jīng)反射的光穿過氣室IOX內(nèi)的樣品氣體50X中而入射至受光部30X。另一方面，在將旋轉(zhuǎn)鏡80X控制為通過孔82X而使光穿過的狀態(tài)的情況下，如圖3中箭頭所示的光路B2所示，自紅外光源20X放射的光穿過旋轉(zhuǎn)鏡80X的孔82X，且穿過飽和氣體室40X后通過反射鏡60X反射。通過反射鏡60X反射的光再次穿過飽和氣體室40X，且穿過旋轉(zhuǎn)鏡80X的孔82X，進(jìn)而穿過氣室IOX內(nèi)的樣品氣體50X中后入射至受光部30X。這樣，在將旋轉(zhuǎn)鏡80X控制為通過孔82X使光穿過的狀態(tài)的情況下，與控制為通過反射板81X使光反射的狀態(tài)的情況相比，光路長度僅加長了光穿過飽和氣體室40X中的部分。另外，由于紅外光線穿過封入至飽和氣體室40X的飽和氣體41X中，因而通過飽和氣體吸收光的能量。因此，在受光部30X接收穿過飽和氣體室40X的光的情況(光穿過孔82X的情況)下，與接收未穿過飽和氣體室40X的光的情況(通過反射板81X使光反射的情況)相比，受光能量值變低。如上所述，在第3實(shí)施方式中，受光能量值的變更通過旋轉(zhuǎn)鏡80X的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行。旋轉(zhuǎn)鏡80X的構(gòu)成為，配置于導(dǎo)入樣品氣體50X的氣室IOX的一端，因此即使旋轉(zhuǎn)鏡80X旋轉(zhuǎn)，通過反射板81X反射的光與穿過孔82X的光穿過對象氣體中的光路長度也無變化。因此，由于光路長度穩(wěn)定，即使暫時停止旋轉(zhuǎn)鏡80X，也可實(shí)現(xiàn)高精度的測量。其結(jié)果，可防止因旋轉(zhuǎn)鏡80X暫時停止運(yùn)動而使光測定時間產(chǎn)生大幅度的時間偏差。( 二氧化碳的濃度計(jì)算處理)繼而，對于計(jì)算電路3X根據(jù)受光部30X所接收的光的能量值而計(jì)算二氧化碳的濃度的處理進(jìn)行說明。受光部30X將經(jīng)旋轉(zhuǎn)鏡80X的反射板81X反射且僅穿過樣品氣體50X的光的受光能量值、及透過旋轉(zhuǎn)鏡80X的孔82X且穿過飽和氣體室40X及樣品氣體50X的光的受光能量值輸出至計(jì)算電路3X。計(jì)算電路3X基于穿過飽和氣體室40X與樣品氣體50X的光的受光能量值而計(jì)算放射光量的增減，且校正僅穿過樣品氣體50X的光的受光能量值， 由此可計(jì)算樣品氣體50X中的二氧化碳的濃度。再者，關(guān)于基于2個受光能量值計(jì)算氣體濃度的順序，例如如專利文獻(xiàn)I所公開的那樣，可使用一直以來已知的氣體相關(guān)法而計(jì)算，因而省略詳細(xì)的說明。(第3實(shí)施方式的作用 效果)繼而，對于第3實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IXB的作用及效果進(jìn)行說明。根據(jù)第3實(shí)施方式的氣體濃度計(jì)算裝置1XB，由于受光部30X接收經(jīng)旋轉(zhuǎn)鏡80X的反射板81X反射的光、及穿過旋轉(zhuǎn)鏡80X的孔82X且穿過飽和氣體室40X的光的兩者，因此可防止通過不同的受光部30X分別接收由旋轉(zhuǎn)鏡80X切換反射與穿過的各情況下的光時的、因受光部30X的個體差而產(chǎn)生的問題。另外，由于構(gòu)成為在導(dǎo)入有樣品氣體50X的氣室IOX的一端配置旋轉(zhuǎn)鏡80X、即在氣室IOX外配置旋轉(zhuǎn)鏡80X，因此即使通過旋轉(zhuǎn)鏡80X切換光的反射與穿過，穿過樣品氣體50X的光的光路長度也無變化。因此，可防止因穿過樣品氣體50X中的光的光路長度不穩(wěn)定而產(chǎn)生的問題。另外，例如與上述專利文獻(xiàn)2的情況不同，由于光路長度穩(wěn)定，因而不必暫時停止旋轉(zhuǎn)鏡80X。其結(jié)果，可防止因旋轉(zhuǎn)鏡80X暫時停止運(yùn)動而使光測定時間產(chǎn)生大幅度的時間偏差等問題。另外，通過由反射板81X與孔82X構(gòu)成旋轉(zhuǎn)鏡80X，由此可實(shí)現(xiàn)簡單的構(gòu)成。在此情況下，旋轉(zhuǎn)部分可由較薄的圓盤構(gòu)成，因此用于使反射板81X旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動電力減少，而且可使旋轉(zhuǎn)鏡80X小型化。再者，本發(fā)明的一個方面并不限定于上述各實(shí)施方式。例如，也可代替如圖f 3中所示將反射鏡60X配置于調(diào)制鏡70X或旋轉(zhuǎn)鏡80X的后段的構(gòu)成，而如圖4所示，使用圓錐狀的飽和氣體室40XA，在飽和氣體室40XA的周面形成反射鏡60XA。在此情況下，自21放射且透過調(diào)制鏡70X或旋轉(zhuǎn)鏡80X的光在反射鏡60XA的內(nèi)側(cè)依次反射，每次反射時光穿過飽和氣體室40XA。由此，可增加穿過飽和氣體室40XA內(nèi)的光路長度，并且可使自紅外光源20X放射的光的能量被飽和氣體室40X的飽和氣體41X充分吸收。另外，由于構(gòu)成為光多次穿過比較氣室，因此可通過小型的比較氣室而增加穿過比較氣室的光的光路長度，而無需使比較氣室大型化。再者，在圖4中，使用圓錐狀的反射鏡60XA使光多次反射，但形狀并不限定于此，例如也可為由多個反射面所構(gòu)成的三角錘狀或四角錘狀。再者，所謂權(quán)利要求中的“角度不同的多個反射面”包括如以圓錐狀形成反射鏡60XA的情況那樣，由曲面形成反射面的情況。另外，也可構(gòu)成為使飽和氣體室40X與帶通濾波器90X可裝卸。在此情況下，通過準(zhǔn)備封入有分別不同的飽和氣體41X的多個飽和氣體室40X、或使波長分別不同的光穿過的多個帶通濾波器90X，可根據(jù)導(dǎo)入至氣室IOX內(nèi)的樣品氣體50X或作為測定對象的氣體的種類，選擇使用最佳的飽和氣體室40X或帶通濾波器90X，并且可測定多種氣體的濃度。另外，也可相對于I個調(diào)制鏡70X或旋轉(zhuǎn)鏡80X，設(shè)置多個氣室IOX及受光部30X，將種類分別不同的氣體導(dǎo)入至氣室IOX內(nèi)。在此情況下，可同時測定多種氣體濃度。繼而，表示對混合存在多種氣體的樣品氣體的氣體濃度進(jìn)行檢測的氣體濃度計(jì)算 裝置的變形例。如上所述為了計(jì)算種類不同的氣體的濃度，必需使用不同波長的光、及將欲測定的氣體作為飽和氣體的比較氣體室，分別測定氣體濃度。為了實(shí)現(xiàn)上述測定，在該變形例的氣體濃度測量模塊中，使用多個反射切換單元與受光單元的組，針對每個受光單元設(shè)置氣體濃度計(jì)算模塊。圖5是表示對4種氣體混合存在的樣品氣體的各氣體的氣體濃度進(jìn)行測定的氣體濃度計(jì)算裝置IXC的概略剖面圖。為了使反射切換單元200XA100XD相比于受光部30XA 30XD體積變大，而在氣室IOXA的兩端，在圖5中的最上段的左邊配置反射切換單元200XA、在右邊配置受光部30XA，在其下一段的左邊配置受光部30XB、在右邊配置反射切換單元200XB，在其下一段的左邊配置反射切換單元200XC、在右邊配置受光部30XC，在其下一段的左邊配置受光部30XD、在右邊配置反射切換單元200XD。由此，即使在各反射切換單元與各受光部的組使用共同的氣室IOXA的情況下，氣體濃度計(jì)算裝置IXC整體也變小。在配置于氣室IOXA的外部的反射切換單元200XA 200XD中，分別配置有放射用于測定的波長的光的光源20XA10XD。再者，只要是放射的光的波長范圍較廣、且包括可利用于各氣體的吸收的波段的光源，則可使用一個光源。各反射切換單元200XA100XD具有與上述的第I實(shí)施方式的反射切換單元100X相同的構(gòu)成，各反射切換單元200XA 200XD內(nèi)的比較氣體室中封入有與作為測定對象的氣體相對應(yīng)的飽和氣體。自各反射切換單元200XA 200XD的光源20XA 20XD放射的光通過各反射切換單元200XA 200D中所具備的反射鏡或調(diào)制鏡反射，且分別入射至受光部30XA 30XD。另外，在各受光部30XA 30XD分別配置帶通濾波器90XA 90XD。各帶通濾波器90XA 90XD是使各受光部30XA 30XD中成為測定對象的氣體所吸收的波長的光透過、且截?cái)喑艘酝獾牟ㄩL的光的光學(xué)元件，并且在各個受光部30XA10XD中不同。計(jì)算電路3XA^3XD基于各受光部30XA 30XD所接收的光的能量值而計(jì)算作為測定對象的氣體的濃度。在上述的變形例中，將反射切換單元200XA 200XD與受光部30XA 30XD彼此錯開地配置，但也可如圖6所示的氣體濃度計(jì)算裝置IXD所示，與第2實(shí)施方式相同，將光源20XA 20XD與具備分別接收自光源20XA 20XD放射的光的受光部的反射切換單元300XA 300XD彼此錯開地配置于氣室IOXA的兩端。另外，圖7表示另外的變形例中的氣體濃度計(jì)算裝置1XE。圖8是自圖7中的箭頭L方向觀察氣體濃度計(jì)算裝置IXE的反射切換單元300XA的圖。本變形例中的氣體濃度計(jì)算裝置IXE如圖7所示，在氣室IOXA的一側(cè)配置有反射切換單元300XA 300XD，在另一側(cè)對齊配置有光源20XA 20XD。反射切換單元300XA 300XD的構(gòu)成與使用圖2進(jìn)行說明的第2實(shí)施方式中的反射切換單元IOOXA相同。該反射切換單元300XA 300XD使自各光源20XA^20XD放射的光通過反射鏡及調(diào)制鏡朝向與反射單元300XA 300XD的排列方向正交的方向反射且由受光部接收。即，通過反射鏡及調(diào)制鏡使自光源20XA 20XD放射的光朝向圖7的紙面里側(cè)反射且由受光部30X接收。再者，在圖7、圖8所示的氣體濃度計(jì)算裝置IXE的情況下，只要是放射用于多種氣體的測定的波長的光的光源，則也可不準(zhǔn)備各氣體的光源20XA 20XD而使用一個光源即可。另外，由氣體濃度計(jì)算裝置1X、1XA IXE所計(jì)算出的氣體的濃度除了空調(diào)的控制以外，也可適用于計(jì)算氣體的濃度的各種設(shè)備中。
[第4實(shí)施方式](氣體濃度計(jì)算裝置IY的整體構(gòu)成)首先，對于第4實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IY的整體構(gòu)成進(jìn)行說明。圖9是表示氣體濃度計(jì)算裝置IY的概略剖面圖。氣體濃度計(jì)算裝置IY包括如下部件而構(gòu)成氣體濃度測量模塊2Y，其接收來自光源20Y的光，并測定其能量值；計(jì)算電路3Y(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“氣體濃度計(jì)算模塊”)，其基于氣體濃度測量模塊Ti的測定結(jié)果而計(jì)算氣體濃度；及儲存部4Y(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“儲存單元”)，其儲存有計(jì)算電路3Y計(jì)算氣體濃度時所必需的信息；該氣體濃度計(jì)算裝置IY是計(jì)算對象氣體的濃度的裝置。通過計(jì)算電路3Y所計(jì)算出的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，并利用于例如空調(diào)系統(tǒng)等的控制中。再者，在第4實(shí)施方式中，對于將導(dǎo)入至氣體濃度測量模塊Ti的樣品氣體60Y中的二氧化碳作為濃度計(jì)算的對象氣體時的例子進(jìn)行說明。氣體濃度測量模塊2Y包括如下部件而構(gòu)成氣室10Y、光源20Y、調(diào)制鏡30Y (相當(dāng)于權(quán)利要求中的“反射率調(diào)整單元”)、帶通濾波器40Y、及受光部50Y(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“受光單元”)。氣室IOY形成內(nèi)部導(dǎo)入樣品氣體60Y的導(dǎo)入空間11Y。關(guān)于氣室10Y，在氣室IOY的一端側(cè)設(shè)置有用于向?qū)肟臻gIlY內(nèi)導(dǎo)入樣品氣體60Y的氣體導(dǎo)入部12Y，在氣室IOY的另一端側(cè)設(shè)置有用于將導(dǎo)入空間UY內(nèi)的樣品氣體60Y向外部排出的氣體排出部13Y。氣體排出部13Y也可為在氣室的內(nèi)壁(例如底部)設(shè)置有多個的孔的氣體排出部。光源20Y配置于氣室IOY內(nèi)，且放射紅外線。在第4實(shí)施方式中，作為光源20Y，使用放射包括4. 2iinT4. 3iim的波段的光的光的光源。在圖9中，表示將光源20Y配置于氣室IOY內(nèi)的中央的底部的例子，但并不限定于此，可將光源20Y配置于氣室IOY內(nèi)的中央的上部或中央部，也可以某種程度偏向調(diào)制鏡30Y側(cè)或受光部50Y側(cè)而配置。來自光源20Y的紅外線被樣品氣體60Y中的二氧化碳分子6IY吸收而衰減。調(diào)制鏡30Y配置于氣室IOY的一端，且對相對于自光源20Y放射的光的反射率進(jìn)行電性調(diào)整。在第4實(shí)施方式中，作為調(diào)制鏡30Y，采用例如液晶光學(xué)元件或光電裝置(E0裝置)。除此以外，也可使用通過介電體或金屬絲網(wǎng)等進(jìn)行反射率的控制的其它方法。帶通濾波器40Y配置于光源20Y與受光部50Y之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。在第4實(shí)施方式中，帶通濾波器40Y使用配置于氣室IOY的受光部50Y側(cè)的端部、且僅使4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光透過的帶通濾波器。受光部50Y配置于氣室IOY的另一端，且是接收自光源20Y直接放射的直接光、及自光源20Y放射并且通過調(diào)制鏡30Y反射的反射光的兩者的受光元件。即，一個受光部50Y接收直接光及反射光的兩者。換言之，一個受光部50Y接收由調(diào)制鏡30Y對反射率進(jìn)行電性調(diào)整的各情況下的光(如下所述，直接光、及直接光與反射光的合計(jì)等)。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產(chǎn)生的危害。(用于使光路長度或受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造)圖10是用于說明第4實(shí)施方式中的用以使光路長度或受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造的圖。與圖9相同，自配置于氣室IOY的中央部的光源20Y發(fā)射且到達(dá)受光部50Y的光的光路長度及受光能量值的變更通過調(diào)制鏡30Y的反射率的變更而進(jìn)行。在該說明中，為了方便說明，對于通過使調(diào)制鏡30Y全反射(調(diào)制鏡30Y為0N)或全透過(調(diào)制鏡30Y為OFF)而調(diào)整反射率的情況進(jìn)行說明。圖10 (A)表示調(diào)制鏡30Y成為ON的狀態(tài)而將自光源20Y到達(dá)的光完全反射的情 況。在圖10 (A)中，將自光源20Y放射且直接到達(dá)受光部50Y的光即直接光表示為Il (—)，直接光所穿過的光路的長度大致為L。另外，關(guān)于反射光，表示為Il( —)(自光源20Y放射且到達(dá)調(diào)制鏡30Y的光)及12 (通過調(diào)制鏡30Y反射且到達(dá)受光部50Y的光)，反射光所穿過的光路的長度大致為3L(L+2L)。在調(diào)制鏡30Y為ON的狀態(tài)下，直接光及反射光的兩者分別經(jīng)由L及3L的光路而到達(dá)受光部50Y，并且測定受光能量值。另一方面，圖10(B)表示調(diào)制鏡30Y成為OFF的狀態(tài)而使自光源20Y到達(dá)的光完全不反射而透過的情況。在此情況下，僅直接光經(jīng)由大致L的光路而到達(dá)至受光部50Y，并且測定受光能量值。再者，在圖10中，通過陰影線的有無來表示調(diào)制鏡30Y的0N/0FF。另外，圖10(B)中記載有使未反射的光透過的情況，但并不限定于此，也可進(jìn)行吸收。如上所述，在第4實(shí)施方式中，光路長度及受光能量值的變更通過調(diào)制鏡30Y而電性進(jìn)行。因此，可實(shí)現(xiàn)小型化而且可去除可動部，從而不存在因振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等危害，精度提高。進(jìn)而與機(jī)械式相比，調(diào)制速度可大幅度地高速化。(儲存部4Y的儲存信息)繼而，對儲存部4Y所儲存的信息進(jìn)行說明。儲存部4Y中預(yù)先儲存有表示通過調(diào)制鏡30Y對反射率進(jìn)行電性調(diào)整的各情況下的受光部50Y的受光能量值的比、與作為對象氣體的二氧化碳的濃度的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫或近似式。圖11是用于說明儲存部4Y的儲存信息的圖。圖11是基本上與圖9及圖10相同的圖，但僅保留用于以下說明而必需的要素，關(guān)于光路長度由L或2L概略地表示。在圖11中，如下的式(1) (3)成立。I=Il (― )+11 ( — )... (I)Il ( — )/I=x…(2)Il ( — )/I=l-x…(3)其中，I為自光源20Y放射的紅外線的總能量值，Il (―)為直接光、即圖11中自光源20Y向右方向放射的紅外線的能量值，Il (—)為圖11中自光源20Y向左方向放射的紅外線的能量值，X為Il (―)與Il( —)的分配比率。在圖11中，在調(diào)制鏡30Y為ON的狀態(tài)的情況下，根據(jù)Lambert-Beer定律，如下的式(4) (7)成立。
11 ( — ) =x I exp (_KCL)…(4)11 ( — ) = (1-x) Iexp (_KCL)…(5)12=(11( — )Ron)exp(-2KCL) = (((1-x)Iexp(_KCL))Ron)exp(-2KCL)…(6)Ion=II ( — )+I2=xlexp(_KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL)) Ron)exp(-2KCL)…(7)其中，K為吸收系數(shù)，C為導(dǎo)入至氣室IOY內(nèi)的樣品氣體60Y中的二氧化碳的濃度，L為自光源20Y至受光部50Y的距離，2L為自調(diào)制鏡30Y至受光部50Y為止的距離，12為反射光、即自光源20Y向左方向放射且經(jīng)調(diào)制鏡30Y反射的紅外線的能量值，Ron為調(diào)制鏡30Y為ON狀態(tài)下的反射率，Ion為調(diào)制鏡30Y為ON的狀態(tài)時到達(dá)受光部50Y的紅外線的總能量、即直接光與反射光的合計(jì)能量值。另外，在圖11中，在調(diào)制鏡30Y為OFF的狀態(tài)的情況下，根據(jù)Lambert-Beer定律， 如下的式(8廣(11)成立。Il ( — ) =xlexp (-KCL)…(8)Il ( — ) = (1-x) Iexp (-KCL)…(9)12=(II( — ) Roff) exp(-2KCL) = (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)…(10)Ioff = Il( — )+I2=xlexp(_KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)…(11)其中，Roff是調(diào)制鏡30Y為OFF的狀態(tài)下的反射率，Ioff是調(diào)制鏡30Y為OFF的狀態(tài)時到達(dá)受光部50Y的紅外線的總能量、即直接光與反射光的合計(jì)能量值。調(diào)制鏡30Y為ON的狀態(tài)時受光部50Y所接收的光的能量值Ion與調(diào)制鏡30Y為OFF的狀態(tài)時受光部50Y所接收的光的能量值Ioff的比(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“通過所述反射率調(diào)整單元對所述反射率進(jìn)行電性調(diào)整的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比”)如以下所述。I on/1 of f = [x I exp (_KCL) + ( ( (I _x) I exp (_KCL)) Ron) exp (-2KCL) ] /[xlexp (-KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)]…(12)假設(shè)Roff = 0且x=0. 5，即調(diào)制鏡30Y為OFF的狀態(tài)時為完全透明(全透過)，且光源20Y的分配為二分之一的情況下，關(guān)于Ion與Ioff的比，下述的關(guān)系成立。Ion/Ioff = (1+(Ron) exp (-2KCL))... (13)此處，根據(jù)裝置構(gòu)成，Ron、K、L成為常數(shù)，因此上述的式(13)可改寫為如下。C=f (Ratio (透明鏡))...(14)其中，Ratio (透明鏡)為Roff = 0且x=0. 5時的Ion與Ioff的比，f為函數(shù)，且是表示Ratio (透明鏡)與濃度C的相關(guān)關(guān)系的近似式。儲存部4Y中儲存表示該式(14)的近似式f的信息。另一方面，也可代替求出上述的近似式f,而使用已知的I、K、C、L、x、Ron、Roff,且使用上述(7)或(11)，計(jì)算各情況下的Ion或Ioff，且計(jì)算其比即Ion/Ioff。然后，將其結(jié)果作為表格并制成數(shù)據(jù)庫。圖12表示以此方式制成的數(shù)據(jù)庫的一例。圖12的數(shù)據(jù)庫中表示有Ion/I、Ioff/I、Ion/Ioff的各值所對應(yīng)的二氧化碳的濃度。進(jìn)而，也可使用圖12的數(shù)據(jù)庫而得出如圖13所示的圖表。圖13所示的圖表是表示二氧化碳的濃度與比Ion/Ioff的相關(guān)關(guān)系等。在圖13中，Gl是表示二氧化碳的濃度與比Ion/Ioff的相關(guān)關(guān)系的圖表，G2是表示二氧化碳的濃度與比Ion/I的相關(guān)關(guān)系的圖表，G3是表示二氧化碳的濃度與比Ioff/I的相關(guān)關(guān)系的圖表。儲存部4Y中儲存有表示這樣的數(shù)據(jù)庫或圖表的信息。再者，在圖12或圖13中，為了容易判斷數(shù)據(jù)庫或圖表，而在二氧化碳的濃度為零ppm時，將各能量值相對于自光源放射的能量值I的比以Ion/I成為UIofT/I成為0. 5、11( — )/1、11( — )/1及I2/I成為0. 5的方式表示，但在實(shí)際的測定中，無法測定自光源放射的能量I，因此數(shù)據(jù)庫或圖表中所表示的值中作為測定值而獲得的值僅為能量值的比Ion/Ioff。通過以上所述，基于式(14)的近似式f 或圖12的數(shù)據(jù)庫或圖13的圖表，可知二氧化碳的濃度與Ion/Ioff的相關(guān)關(guān)系，因此只要測定Ion/Ioff，則可計(jì)算二氧化碳的濃度。(二氧化碳的濃度計(jì)算處理)繼而，對于計(jì)算電路3Y根據(jù)受光部50Y所接收的光的能量值而計(jì)算二氧化碳的濃度的處理流程進(jìn)行說明。計(jì)算電路3Y基于通過調(diào)制鏡30Y對反射率進(jìn)行電性調(diào)整的各情況下的受光部50Y的受光能量值的比(上述Ion/Ioff)，進(jìn)而基于上述說明的近似式f、圖12的數(shù)據(jù)庫、或圖13的圖表，計(jì)算與該比相對應(yīng)的二氧化碳的濃度，且是包括CPU等而構(gòu)成的運(yùn)算電路。圖14是表示二氧化碳濃度計(jì)算處理的流程的流程圖。 在步驟SlOlY中，計(jì)算電路3Y獲取調(diào)制鏡30Y為ON的狀態(tài)時受光部50Y所接收的光的能量值Ion、及調(diào)制鏡30Y為OFF的狀態(tài)時受光部50Y所接收的光的能量值IofT。繼而，在步驟S102Y中，計(jì)算電路3Y計(jì)算所獲取的能量值Ion與能量值Ioff的比(Ion/Ioff)。在步驟S103Y中，計(jì)算電路3Y使用儲存部4Y中所儲存的近似式f，根據(jù)步驟S103Y所計(jì)算出的比(Ion/Ioff)來計(jì)算二氧化碳的濃度。通過使用近似式f來計(jì)算濃度，可容易地進(jìn)行計(jì)算處理。在步驟S104Y中，計(jì)算電路3Y將表示所計(jì)算出的二氧化碳的濃度的信號輸出至未圖示的控制裝置等中。表示二氧化碳的濃度的信號利用于例如控制裝置中空調(diào)的控制等中。以上，對使用近似式f的情況進(jìn)行了說明，但在使用圖12所示的表格的情況下，也可使用步驟S 102Y中所計(jì)算出的比(Ion/Ioff)檢索表格，將相對應(yīng)的濃度值作為步驟S104Y中的輸出值進(jìn)行輸出。另外，在使用圖13所示的圖表的情況下，也可自圖13的圖表中讀出與步驟S102Y中所計(jì)算出的比(Ion/Ioff)相對應(yīng)的濃度值，且將該濃度值作為步驟S104Y中的輸出值予以輸出。(第4實(shí)施方式的作用 效果)繼而，對于第4實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IY的作用及效果進(jìn)行說明。根據(jù)第4實(shí)施方式的氣體濃度計(jì)算裝置1Y，由于受光部50Y接收直接光及反射光的兩者，因此可防止通過分別不同的受光部50Y接收直接光及反射光時、或通過不同的受光部50Y分別接收由調(diào)制鏡30Y對反射率進(jìn)行電性調(diào)整的各情況下的光時的、因受光部50Y的個體差而產(chǎn)生的問題。另外，在第4實(shí)施方式中，用于使受光部50Y所接收的光的光路長度的變化或受光能量值的差異產(chǎn)生的單元為調(diào)制鏡30Y，該調(diào)制鏡30Y的動作通過反射率的電性控制而產(chǎn)生。因此，為了產(chǎn)生光路長度的變化或受光能量值的差異而不伴隨振動等，從而不存在因該振動所致的位置偏離或附帶的噪聲等，因此可防止氣體濃度測量模塊Ti的光檢測精度的下降。另外，通過調(diào)制鏡30Y對反射率進(jìn)行電性控制，可高速地切換反射率。因此，受光部50Y所接收的光測定時間同樣不存在時間偏差，即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。通過以上所述，根據(jù)第4實(shí)施方式，可防止因受光部50Y的個體差而產(chǎn)生的問題，并且可防止因振動所致的誤差、因時間偏差所致的誤差。再者，作為具有這樣的效果的調(diào)制鏡30Y，優(yōu)選為光電裝置(E0裝置)或液晶光學(xué)元件。另外，通過帶通濾波器，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產(chǎn)生的光檢測精度的下降。另外，根據(jù)第4實(shí)施方式，基于預(yù)先準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)庫或近似式，可高精度地計(jì)算對象氣體的濃度。(變形例)
以上，對于本發(fā)明的優(yōu)選的第4實(shí)施方式進(jìn)行了說明，當(dāng)然本發(fā)明的一個方面并不限定于上述第4實(shí)施方式。(變形例、其I)例如，在上述第4實(shí)施方式中，對于通過氣體濃度計(jì)算裝置IY計(jì)算二氧化碳的濃度的情況進(jìn)行了說明，但當(dāng)然也可通過改變用于測定的光的波長來計(jì)算除此以外的氣體的濃度。另外，可根據(jù)欲測定濃度的氣體的種類或測定范圍、進(jìn)而測定精度等，對光源的種類或氣室的形狀適當(dāng)進(jìn)行最優(yōu)化。(變形例、其2)圖15及圖16中表示用于對混合存在多種氣體的樣品氣體60Y的氣體濃度以總括處理的方式進(jìn)行檢測的變形例。如上所述計(jì)算種類不同的氣體的濃度時，必需使用不同光的波長來分別測定氣體濃度，但在本申請的氣體濃度測定模塊中，通過使用多個受光單元、以及針對每個受光單元設(shè)置氣體濃度計(jì)算模塊，可使對于多種氣體的濃度測定以總括處理的方式實(shí)現(xiàn)。即，如圖15及圖16所示，具備氣體濃度測量模塊2Y，其具備對象氣體不同的多個受光單元50YA、50YB、50YC、50YD ;及多個氣體濃度計(jì)算模塊(計(jì)算電路3YA、3YB、3YC、3YD及儲存部4YA、4YB、4YC、4YD)，其與多個受光單元50YA、50YB、50YC、50YD相對應(yīng)；由此，可同時檢測混合存在多種氣體的樣品氣體60Y中的多種氣體濃度。圖15及圖16中例示有對混合存在4種氣體的樣品氣體60Y的各氣體的氣體濃度進(jìn)行測定的裝置。在氣室IOY的內(nèi)部配置有放射用于測定的波長的光的光源。只要是放射的光的波長范圍較廣、且包含可利用于各氣體的吸收中的波段的光源，則可如圖15所示，使用一個光源20Y。另外，如圖16所示，也可針對每個受光單元50YA、50YB、50YC、50YD而設(shè)置分別放射由各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD所檢測的波長范圍的光的不同種類的光源20YA、20YB、20YC、20YD。另外，在調(diào)制鏡中，在可控制反射率的波長范圍狹窄的情況下，也可如圖16所示，對應(yīng)于可利用于各氣體的吸收的各個波長，使用4個調(diào)制鏡30YA、30YB、30YC、30YD，分別進(jìn)行ON-OFF控制。在圖15及圖16中，針對各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD而分別配置的帶通濾波器40YA、40YB、40YC、40YD是使各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD中成為測定對象的氣體所吸收的波長的光透過、且截?cái)喑艘酝獾牟ㄩL的光的光學(xué)元件，并且針對各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD而配置不同的帶通濾波器40YA、40YB、40YC、40YD。另外，向氣室IOY中供給樣品氣體60Y并進(jìn)行測定。另外，關(guān)于針對各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD所計(jì)算的氣體濃度的計(jì)算方法，與上述的算法相同。再者，在圖16中，氣室IOY成為針對各受光單元50YA、50YB、50YC、50YD而分割的形狀，但并不限定于此，也可如圖15所示，在所有的受光單元50YA、50YB、50YC、50YD上為共同的一個氣室10Y。(變形例、其3)另外，也可將氣體濃度計(jì)算裝置IY構(gòu)成為調(diào)制鏡30Y進(jìn)行全反射(Ron=I)及全透過(Roff = 0),在此情況下，以下的數(shù)式成立。Ion=II( — )+I2=xlexp(-KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))) exp(-2KCL)…(15)Ioff = Il ( — ) =xlexp (_KCL)…(16)(變形例、其4)
另外，在上述第4實(shí)施方式中，對于權(quán)利要求中的“通過所述反射率調(diào)整單元對所述反射率進(jìn)行電性調(diào)整的情況”，例示有調(diào)制鏡30Y設(shè)為0N/0FF的情況，但并不限定于此，也可將調(diào)制鏡30Y維持ON的狀態(tài)并且使反射率不同的情況作為權(quán)利要求中的“通過所述反射率調(diào)整單元對所述反射率進(jìn)行電性調(diào)整的情況”的一例。(變形例、其5)另外，通過氣體濃度計(jì)算裝置IY所計(jì)算出的氣體的濃度，除了空調(diào)的控制以外，也可適用于計(jì)算氣體的濃度的各種設(shè)備中。[第5實(shí)施方式](氣體濃度計(jì)算裝置IZ的整體構(gòu)成)首先，對于第5實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IZ的整體構(gòu)成進(jìn)行說明。圖17是表示氣體濃度計(jì)算裝置IZ的概略剖面圖。氣體濃度計(jì)算裝置IZ包括如下部件而構(gòu)成氣體濃度測量模塊2Z，其接收來自光源20Z的光，并測定其能量值；計(jì)算電路3Z (相當(dāng)于權(quán)利要求中的“氣體濃度計(jì)算模塊”)，其基于氣體濃度測量模塊2Z的測定結(jié)果而計(jì)算氣體濃度；及儲存部4Z (相當(dāng)于權(quán)利要求中的“儲存單元”)，其儲存有計(jì)算電路3Z計(jì)算氣體濃度時所必需的信息；該氣體濃度計(jì)算裝置IZ是計(jì)算對象氣體的濃度的裝置。通過計(jì)算電路3Z而計(jì)算出的氣體濃度被輸出至未圖示的控制裝置等中，并利用于例如空調(diào)系統(tǒng)等的控制中。再者，在第5實(shí)施方式中，對于將導(dǎo)入至氣體濃度測量模塊2Z的樣品氣體60Z中的二氧化碳作為濃度計(jì)算的對象氣體時的例子進(jìn)行說明。氣體濃度測量模塊TL包括氣室10Z、光源20Z、旋轉(zhuǎn)鏡30Z(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)”)、帶通濾波器40Z、及受光部50Z(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“受光單元”)而構(gòu)成。氣室IOZ形成內(nèi)部導(dǎo)入樣品氣體60Z的導(dǎo)入空間11Z。關(guān)于氣室10Z，在氣室IOZ的一端側(cè)設(shè)置有用于向?qū)肟臻gIlZ內(nèi)導(dǎo)入樣品氣體60Z的氣體導(dǎo)入部12Z，在氣室IOZ的另一端側(cè)設(shè)置有用于將導(dǎo)入空間IlZ內(nèi)的樣品氣體60Z向外部排出的氣體排出部13Z。氣體排出部13Z也可為在氣室的內(nèi)壁(例如底部)設(shè)置有多個的孔的氣體排出部。光源20Z配置于氣室IOZ內(nèi)，且放射紅外線。在第5實(shí)施方式中，作為光源20Z，使用放射包括4. 2 u nT4. 3 u m的波段的光的光的光源。在圖17中，表示有將光源20Z配置于氣室IOZ內(nèi)的中央的底部的例子，但并不限定于此，可將光源20Z配置于氣室IOZ內(nèi)的中央的上部或中央部，也可以某種程度偏向旋轉(zhuǎn)鏡30Z側(cè)或受光部50Z側(cè)而配置。來自光源20Z的紅外線被樣品氣體60Z中的二氧化碳分子6IZ吸收而衰減。旋轉(zhuǎn)鏡30Z配置于氣室IOZ的一端IOaZ側(cè)，且通過旋轉(zhuǎn)而使自光源20Z放射的光反射或透過。旋轉(zhuǎn)鏡30Z通過在與自光源20Z直至受光部50Z為止的光路的方向不同的方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動，而使光反射或透過。對于圖17所示的XYZ坐標(biāo)系而言，自光源20Z直至受光部50Z為止的光路的方向?yàn)閄方向，旋轉(zhuǎn)鏡30Z的旋轉(zhuǎn)沿YZ面進(jìn)行。即，旋轉(zhuǎn)鏡30Z在與光路的方向即X方向垂直的YZ面上旋轉(zhuǎn)。圖17中以箭頭表示旋轉(zhuǎn)鏡30Z在YZ面上的旋轉(zhuǎn)。換言之，在此情況下，光路的方向與旋轉(zhuǎn)鏡30Z的旋轉(zhuǎn)軸成為相同的X方向，但旋轉(zhuǎn)鏡30Z的端部30aZ在YZ面上一邊畫圓一邊旋轉(zhuǎn)。再者，在裝置構(gòu)成方面，只要光路的方向與旋轉(zhuǎn)鏡30Z的旋轉(zhuǎn)軸成為大致相同的方向即可。旋轉(zhuǎn)鏡30Z并非沿光路的方向即X方向運(yùn)動。在第5實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)鏡30Z由反射板31Z與孔32Z構(gòu)成，且通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)33Z控制旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度等?？?2Z是由框32aZ包圍而成的空間。在氣室IOZ的一端IOaZ側(cè)設(shè)置有由相對于紅外線具有較高的透過性的材料構(gòu)成的窗部14Z。
帶通濾波器40Z配置于光源20Z與受光部50Z之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。在第5實(shí)施方式中，帶通濾波器40Z使用配置于氣室IOZ的受光部50Z側(cè)的端部且僅透過4. 2 ii nT4. 3um的波段的光的帶通濾波器。受光部50Z是配置于氣室IOZ的另一端，且接收自光源20Z直接放射的直接光、及自光源20Z放射并且通過旋轉(zhuǎn)鏡30Z反射的反射光的兩者的受光兀件。S卩，一個受光部50Z接收直接光及反射光的兩者。換言之，一個受光部50Z接收通過旋轉(zhuǎn)鏡30Z使光反射或透過的各情況下的光(如下所述，直接光、及直接光與反射光的合計(jì))。因此，與為了接收多種光而分別使用多個受光單元的情況相比，完全不存在因受光單元的個體差而產(chǎn)生的危害。(用于使光路長度或受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造)圖18是用于說明第5實(shí)施方式中的用以使光路長度或受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造的圖。與圖17相同，自配置于氣室IOZ的中央底部的光源20Z發(fā)射且到達(dá)受光部50Z的光的光路長度及受光能量值的變更，可通過旋轉(zhuǎn)鏡30Z的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行。在該說明中，為了方便說明，對于旋轉(zhuǎn)鏡30Z通過進(jìn)行全反射或全透過而對反射率進(jìn)行調(diào)整的情況進(jìn)行說明。圖18 (A)表示通過旋轉(zhuǎn)鏡30Z的旋轉(zhuǎn)而使反射板31Z以面對光源20Z的方式位于氣室IOZ的一端IOaZ側(cè)，使自光源20Z到達(dá)的光完全反射至氣室IOZ內(nèi)的情況。在圖18 (A)中，自光源20Z放射且直接到達(dá)受光部50Z的光即直接光表示為11 (―)，直接光穿過的光路的長度大致為L。另外，關(guān)于反射光，表示為Il( —)(自光源20Z放射且到達(dá)反射板31Z的光)及12 (通過反射板31Z反射且到達(dá)受光部50Z的光)，反射光穿過的光路的長度大致為3L (L+2L)。在反射板31Z位于面對光源20Z的位置的狀態(tài)下，直接光及反射光的兩者分別經(jīng)由L及3L的光路而到達(dá)受光部50Z，并且測定受光能量值。另一方面，圖18(B)表示通過旋轉(zhuǎn)鏡30Z的旋轉(zhuǎn)而使孔32Z成為面對光源20Z而位于氣室IOZ的一端IOaZ側(cè)的狀態(tài)，使自光源20Z到達(dá)的光完全不反射而透過的情況。在此情況下，僅直接光經(jīng)由大致L的光路而到達(dá)受光部50Z，并測定受光能量值。再者，圖18(B)中記載有使未反射的光通過孔32Z透過的情況，但并不限定于此，也可進(jìn)行吸收。在此情況下，也可設(shè)置吸收體(未圖示)而代替孔32Z。如上所述，在第5實(shí)施方式中，光路長度及受光能量值的變更可通過與旋轉(zhuǎn)鏡30Z的光路長度方向不同的方向上的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行。因此，為了產(chǎn)生光路長度的變化或受光能量值的差異，不必使旋轉(zhuǎn)鏡30Z沿光路長度方向進(jìn)行運(yùn)動。即，旋轉(zhuǎn)鏡30Z進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但并非在光路長度方向上運(yùn)動，因此旋轉(zhuǎn)鏡30Z與受光部50Z之間的絕對距離無變動。因此，光路長度穩(wěn)定，因而即使暫時停止旋轉(zhuǎn)鏡30Z，也可實(shí)現(xiàn)高精度的測量。其結(jié)果，可防止因旋轉(zhuǎn)鏡30Z暫時停止運(yùn)動而使光測定時間產(chǎn)生大幅度的時間偏差。(儲存部4Z的儲存信息)繼而，對于儲存部4Z所儲存的信息進(jìn)行說明。儲存部4Z中預(yù)先儲存有表示通過旋轉(zhuǎn)鏡30Z而使光反射或透過的各情況下的受光部50Z的受光能量值的比與作為對象氣體的二氧化碳的濃度的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫或近似式。圖19是用于說明儲存部4Z的儲存信息的圖。圖19是基本上與圖17及圖18相同的圖，但僅保留用于以下說明而必需的要素，關(guān)于光路長度由L或2L概略地表示。在圖19中，如下的式(1) (3)成立。I=Il (― )+11 ( — )... (I)
Il ( — )/I=x…(2)Il ( — )/I=l-x…(3)其中，I為自光源20Z放射的紅外線的總能量值，Il (―)為直接光即圖19中自光源20Z向右方向放射的紅外線的能量值，Il (—)為圖19中自光源20Z向左方向放射的紅外線的能量值，X為Il (―)與Il( —)的分配比率。在圖19中，在通過旋轉(zhuǎn)鏡30Z的旋轉(zhuǎn)而使反射板31Z面對光源20Z而位于氣室IOZ的一端IOaZ側(cè)的情況(圖18⑷的狀態(tài))下,根據(jù)Lambert-Beer定律,如下的式⑷ (7)成立。Il ( — ) =xlexp (-KCL)…(4)11 ( — ) = (1-x) Iexp (-KCL)…(5)12=(11( — )Ron)exp(-2KCL) = (((1-x)Iexp(_KCL))Ron)exp(-2KCL)…(6)Ion=II ( — )+I2=xlexp(_KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL)) Ron)exp(-2KCL)…(7)其中，K為吸收系數(shù)，C為導(dǎo)入至氣室IOZ內(nèi)的樣品氣體60Z中的二氧化碳的濃度，L為自光源20Z至受光部50Z為止的距離，2L為自旋轉(zhuǎn)鏡30Z(反射板31Z)直至受光部50Z為止的距離，12為反射光即自光源20Z向左方向放射且經(jīng)旋轉(zhuǎn)鏡30Z(反射板31Z)反射的紅外線的能量值，Ron為該狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)鏡30Z(反射板31Z)的反射率，Ion為該狀態(tài)下到達(dá)受光部50Z的紅外線的總能量、即直接光與反射光的合計(jì)能量值。另外，在圖19中，在通過旋轉(zhuǎn)鏡30Z的旋轉(zhuǎn)而使孔32Z面對光源20Z而位于氣室IOZ的一端IOaZ側(cè)的情況(圖18⑶的狀態(tài))下,根據(jù)Lambert-Beer定律，如下的式(8廣(11)成立。Il ( — ) =xlexp (-KCL)…(8)11 ( — ) = (1-x) Iexp (-KCL)…(9)12=(II( — )Roff)exp(-2KCL) = (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp (-2KCL)…(10)Ioff = Il( — )+I2=xlexp(_KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)…(11)其中，Roff為該狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)鏡30Z (孔32Z)的反射率，由于為孔32Z因而Roff基本上為O。Ioff為該狀態(tài)下到達(dá)受光部50Z的紅外線的總能量，且由于孔32Z的存在而并非為反射光，而是僅直接光的能量值。在反射板31Z面對光源20Z的狀態(tài)下受光部50Z所接收的光的能量值Ion、與在孔32Z面對光源20Z的狀態(tài)下受光部50Z所接收的光的能量值Ioff的比(相當(dāng)于權(quán)利要求中的“通過所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述光反射或透過的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比”)如下所述。Ion/Ioff = [x I exp (-KCL) + ( ( (I-X) I exp (-KCL)) Ron) exp (-2KCL) ] /[xlexp (-KCL) + (((1-x)Iexp(_KCL))Roff)exp(-2KCL)]…(12)此處，在Roff = 0且x=0. 5，即孔32Z面對光源20Z的狀態(tài)下完全透明(全透過)，且光源20Z的分配為二分之一的情況下，關(guān)于Ion與Ioff的比，下述的關(guān)系成立。Ion/Ioff = (1+(Ron) exp (-2KCL))…(13)此處，根據(jù)裝置構(gòu)成，Ron、K、L成為常數(shù)，因此上述的式(13)可改寫為如下。C=f (Ratio (透明鏡))...(14)其中，Ratio (透明鏡)為Roff = 0且x=0. 5時的Ion與Ioff的比，f為函數(shù)，且 是表示Ratio (透明鏡)與濃度C的相關(guān)關(guān)系的近似式。儲存部4Z中儲存有表示該式(14)的近似式f的信息。另一方面，也可代替求出上述的近似式f，而使用已知的I、K、C、L、x、Ron、Roff,且使用上述(7)或(11)，計(jì)算各情況下的Ion及Ioff，并計(jì)算其比即Ion/Ioff。然后，將其結(jié)果作為表格并制成數(shù)據(jù)庫。圖20表示以這樣的方式制成的數(shù)據(jù)庫的一例。在圖20的數(shù)據(jù)庫中，表示有與Ion/I、Ioff/I、Ion/Ioff各值相對應(yīng)的二氧化碳的濃度。進(jìn)而，也可使用圖20的數(shù)據(jù)庫而得出如圖21所示的圖表。圖21所示的圖表中表示二氧化碳的濃度與比Ion/Ioff的相關(guān)關(guān)系等。在圖21中，Gl是表示二氧化碳的濃度與比Ion/Ioff的相關(guān)關(guān)系的圖表，G2是表示二氧化碳的濃度與比Ion/I的相關(guān)關(guān)系的圖表，G3是表示二氧化碳的濃度與比Ioff/I的相關(guān)關(guān)系的圖表。儲存部4Z中儲存有表示這樣的數(shù)據(jù)庫或圖表的信息。再者，在圖20及圖21中，為了容易判斷數(shù)據(jù)庫或圖表，當(dāng)二氧化碳的濃度為零ppm時，以Ion/Ioff成為2的方式，將自各能量值相對于自光源放射的能量值I的比以Ion/I成為I、Ioff/I成為0. 5的方式、Il ( — )/1、Il ( — )/1及I2/I成為0. 5的方式表示，但在實(shí)際的測定中，由于無法測定自光源放射的能量I，因此數(shù)據(jù)庫或圖表中所表示的值中作為測定值而獲得的值僅為能量值的比Ion/Ioff。通過以上所述，基于式(14)的近似式f、圖20的數(shù)據(jù)庫、或圖21的圖表，可知二氧化碳的濃度與Ion/Ioff的相關(guān)關(guān)系，因此只要測定Ion/Ioff，則可計(jì)算二氧化碳的濃度。( 二氧化碳的濃度計(jì)算處理)繼而，對于計(jì)算電路3Z根據(jù)受光部50Z所接收的光的能量值而計(jì)算二氧化碳的濃度的處理的流程進(jìn)行說明。計(jì)算電路3Z基于通過旋轉(zhuǎn)鏡30Z而使光反射或透過的各情況下的受光部50Z的受光能量值的比(上述Ion/Ioff)，進(jìn)而基于上述說明的近似式f、圖20的數(shù)據(jù)庫或圖21的圖表，而計(jì)算與該比相對應(yīng)的二氧化碳的濃度，且是由包括CPU等而構(gòu)成的運(yùn)算電路。圖22是表示二氧化碳濃度計(jì)算處理的流程的流程圖。在步驟SlOlZ中，計(jì)算電路3Z獲取反射板31Z面對光源20Z的狀態(tài)下受光部50Z所接收的光的能量值Ion、及孔32Z面對光源20Z的狀態(tài)下受光部50Z所接收的光的能量值Ioff。繼而，在步驟S102Z中，計(jì)算電路3Z計(jì)算所獲取的能量值Ion與能量值Ioff的比(Ion/Ioff)。在步驟S103Z中，計(jì)算電路3Z使用儲存部4Z中所儲存的近似式f并根據(jù)步驟S103Z中所計(jì)算的比(Ion/Ioff)，來計(jì)算二氧化碳的濃度。通過使用近似式f來計(jì)算濃度，可容易進(jìn)行計(jì)算處理。在步驟S104Z中，計(jì)算電路3Z將表示所計(jì)算出的二氧化碳的濃度的信號輸出至未圖示的控制裝置等中。表示二氧化碳的濃度的信號例如利用于控制裝置中空調(diào)的控制等中。以上，對使用近似式f的情況進(jìn)行了說明，但在使用圖20所示的表格的情況下，也可使用步驟S102Z中所計(jì)算出的比(Ion/Ioff)檢索表格，將相對應(yīng)的濃度值作為步驟S104Z中的輸出值予以輸出。另外，在使用圖21所示的圖表的情況下，也可自圖21的圖表中讀出與步驟S102Z中所計(jì)算出的比(Ion/Ioff)相對應(yīng)的濃度值，將該濃度值作為步驟S104Z中的輸出值予以輸出。(第5實(shí)施方式的作用 效果)繼而，對于第5實(shí)施方式所涉及的氣體濃度計(jì)算裝置IZ的作用及效果進(jìn)行說明。根據(jù)第5實(shí)施方式的氣體濃度計(jì)算裝置1Z，受光部50Z接收直接光及反射光的兩者，因此可 防止通過分別不同的受光部50Z接收直接光及反射光時、或通過不同的受光部50Z分別接收由旋轉(zhuǎn)鏡30Z使光反射或透過的各情況下的光時的、因受光部50Z的個體差而產(chǎn)生的問題。另外，在第5實(shí)施方式中，用于使受光部50Z所接收的光的光路長度的變化或受光能量值的差異產(chǎn)生的單元為旋轉(zhuǎn)鏡30Z，通過使該旋轉(zhuǎn)鏡30Z在與自光源20Z直至受光部50Z為止的光路的方向不同的方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而使光反射或透過。此處，所謂“在與光路的方向不同的方向上旋轉(zhuǎn)”，例如可通過使旋轉(zhuǎn)鏡30Z的旋轉(zhuǎn)軸成為與光路相同的方向而實(shí)現(xiàn)。即，由于產(chǎn)生光路長度的變化或受光能量值的差異，因而旋轉(zhuǎn)鏡30Z不必沿光路的方向進(jìn)行運(yùn)動，因此，即使旋轉(zhuǎn)鏡30Z旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)鏡30Z與受光部50Z之間的絕對距離也無變動。因此，與例如上述專利文獻(xiàn)2的情況不同，由于光路長度穩(wěn)定，因而不必暫時停止旋轉(zhuǎn)鏡30Z。其結(jié)果，可防止因旋轉(zhuǎn)鏡30Z暫時停止運(yùn)動而使光測定時間產(chǎn)生大幅度的時間偏差。通過以上所述，根據(jù)第5實(shí)施方式，可防止因受光部50Z的個體差而產(chǎn)生的問題、及因用于使光路長度變化的要素在與光路的方向相同的方向上運(yùn)動而產(chǎn)生的問題。另外，根據(jù)第5實(shí)施方式，通過由反射板31Z與孔32Z構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鏡30Z而可實(shí)現(xiàn)簡單的構(gòu)成，并且通過使旋轉(zhuǎn)鏡30Z在與光路的方向大致垂直的方向上旋轉(zhuǎn)而可明確地進(jìn)行光的反射與透過的切換。另外，通過帶通濾波器，可使所接收的光的波段成為相同波段，從而可防止因接收不同波段的光而產(chǎn)生的光檢測精度的下降。另外，根據(jù)第5實(shí)施方式，基于預(yù)先準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)庫或近似式，而可高精度地計(jì)算對象氣體的濃度。[第6實(shí)施方式]接著，對于本發(fā)明的第6實(shí)施方式進(jìn)行說明。在第6實(shí)施方式的氣體濃度計(jì)算裝置IZA中，與第5實(shí)施方式的主要不同點(diǎn)在于用于使受光部50Z所接收的光的光路長度的變化或受光能量值的差異產(chǎn)生的單元由MEMS致動器70Z構(gòu)成而代替了旋轉(zhuǎn)鏡30Z。以下，以該不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。(氣體濃度計(jì)算裝置IZA的整體構(gòu)成)
圖23 (A)是表示氣體濃度計(jì)算裝置IZA的概略剖面圖。MEMS致動器70Z配置于氣室IOZ的一端IOaZ側(cè)，且通過使鏡面71Z旋轉(zhuǎn)一定角度而使自光源20Z放射的光反射或透過。此處，所謂“反射”是指將來自光源20Z的光反射至氣室IOZ內(nèi)，所謂“透過”是指將來自光源20Z的光不反射至氣室IOZ內(nèi)而是透過至氣室IOZ外、或者反射至氣室IOZ外。以下，為了方便說明，以“透過”表示將光反射至氣室IOZ外的情況進(jìn)行說明。另外，所謂MEMS致動器70Z的旋轉(zhuǎn)是指通過MEMS致動器70Z進(jìn)行的鏡面7IZ的旋轉(zhuǎn)。MEMS致動器70Z通過使鏡面71Z在與自光源20Z直至受光部50Z為止的光路的方向不同的方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動而使光反射或透過。對于圖17所示的XYZ坐標(biāo)系而言，自光源20Z直至受光部50Z為止的光路方向?yàn)閄方向，MEMS致動器70Z的鏡面71Z將與X軸僅偏移規(guī)定的角度0的軸K作為旋轉(zhuǎn)軸而僅旋轉(zhuǎn)一定角度。圖23中以箭頭表示鏡面71Z的旋轉(zhuǎn)。MEMS致動器70Z并不沿光路的方向即X方向運(yùn)動。MEMS致動器70Z的旋轉(zhuǎn)方向 及旋轉(zhuǎn)速度等通過未圖示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)而控制。在氣室IOZ的一端IOaZ側(cè)配置有由相對于紅外線具有較高的透過性的材料構(gòu)成的窗部14Z。實(shí)際上，MEMS致動器70Z如圖23 (B)所示，在鏡面71Z的兩端具備沿X方向運(yùn)動的致動器元件73Z，當(dāng)一者沿+X方向運(yùn)動時另一者沿-X方向運(yùn)動，鏡面71Z的中心的X方向的位置不運(yùn)動，并且使鏡面71Z僅旋轉(zhuǎn)一定角度。通過在鏡面71Z的中心反射來自光源20Z的光，由此，即使鏡面71Z進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、即MEMS致動器70Z進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，光源20Z與鏡面71Z、鏡面71Z與受光部50Z的X方向上的距離也不變化而可保持為一定。另外，與第5實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)鏡30Z相比，MEMS致動器70Z的尺寸較小，因此如圖23(C)所示，并非鏡面71Z的兩端，而是僅一端具備致動器元件73Z且另一端固定，實(shí)質(zhì)上光源20Z與鏡面71Z、鏡面7IZ與受光部50Z的X方向上的距離不變化而可視為為一定。(用于使光路長度或受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造)圖24是用于說明第6實(shí)施方式中的用以使光路長度或受光能量值產(chǎn)生差異的構(gòu)造的圖。自光源20Z發(fā)射且到達(dá)受光部50Z的光的光路長度及受光能量值的變更可通過MEMS致動器70Z的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行。在該說明中，為了方便說明，以通過將MEMS致動器70Z所輸入的光完全反射至氣室IOZ內(nèi)或外而對反射率進(jìn)行調(diào)整的情況進(jìn)行說明。圖24 (A)表示通過MEMS致動器70Z鏡面71Z的旋轉(zhuǎn)而使自光源20Z到達(dá)的光完全反射至氣室IOZ內(nèi)的情況。在圖24(A)中，自光源20Z放射且直接到達(dá)受光部50Z的光即直接光表示為11 (—)，直接光穿過的光路的長度大致為L。另外，關(guān)于反射光，表示為11 (—)(自光源20Z放射且到達(dá)MEMS致動器70Z的鏡面71Z的光)及12 (通過MEMS致動器70Z的鏡面71Z反射且到達(dá)受光部50Z的光)，反射光穿過的光路的長度大致為3L(L+2L)。在MEMS致動器70Z的鏡面7IZ將來自光源20Z的光完全反射至氣室IOZ內(nèi)的狀態(tài)下，直接光及反射光的兩者分別經(jīng)由L及3L的光路而到達(dá)受光部50Z，并且測定受光能量值。另一方面，圖24(B)表示通過MEMS致動器70Z的鏡面71Z的旋轉(zhuǎn)而使自光源20Z到達(dá)的光完全反射至氣室IOZ外的情況。在此情況下，僅直接光經(jīng)過大致L的光路而到達(dá)受光部50Z，并且測定受光能量值。如上所示，在第6實(shí)施方式中，光路長度及受光能量值的變更通過MEMS致動器70Z的鏡面71Z在與光路長度方向不同的方向上的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行。因此，由于產(chǎn)生光路長度的變化或受光能量值的差異，因而鏡面71Z不必沿光路長度方向進(jìn)行運(yùn)動。即，鏡面71Z進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但并非在光路長度方向上運(yùn)動，因此鏡面71Z與受光部50Z之間的絕對距離無變動。因此，光路長度穩(wěn)定，因而即使暫時停止鏡面71Z，也可實(shí)現(xiàn)高精度的測量。其結(jié)果，可防止因鏡面71Z暫時停止運(yùn)動而使光測定時間產(chǎn)生大幅度的時間偏差。另外，根據(jù)第6實(shí)施方式，通過使用MEMS致動器70Z，可抑制旋轉(zhuǎn)時的振動并且可實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)。因此，可防止因振動所致的光檢測精度的下降。另外，通過MEMS致動器70Z的鏡面71Z的高速旋轉(zhuǎn)而可高速地切換光的反射與透過(向氣室IOZ外反射)，受光部50Z的光測定時間同樣不存在時間偏差，或即使有時間偏差也非常短，疑似可同時測定。(變形例)以上，對于本發(fā)明的另外一個方面的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說明，但本發(fā)明的另外一個方面當(dāng)然不限定于上述第5及第6實(shí)施方式。例如，在上述第5及第6實(shí)施方式中，對通過氣體濃度計(jì)算裝置1Z、1ZA而計(jì)算二氧化碳的濃度的情況進(jìn)行了說明，但當(dāng)然也可通 過改變用于測定的光的波長而測定除此以外的氣體的濃度。另外，可根據(jù)欲測定濃度的氣體的種類或測定范圍、進(jìn)而測定精度等，對光源的種類或氣室的形狀適當(dāng)進(jìn)行最優(yōu)化。圖25表示用于對混合存在多種氣體的樣品氣體60Z的氣體濃度以總括處理的方式進(jìn)行檢測的變形例。如上所述計(jì)算種類不同的氣體的濃度時，必需使用不同光的波長來測定分別氣體濃度，但在本申請的氣體濃度測定模塊中，通過使用多個受光單元、及針對每個受光單元設(shè)置氣體濃度計(jì)算模塊，可對于多種氣體的濃度測定以總括處理的方式實(shí)現(xiàn)。即，如圖25所示，具備包括對象氣體不同的多個受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD的氣體濃度測量模塊2Z、及與多個受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD相對應(yīng)的多個氣體濃度計(jì)算模塊(計(jì)算電路3ZA、3ZB、3ZC、3ZD及儲存部4ZA、4ZB、4ZC、4ZD)，因而可同時檢測混合存在多種氣體的樣品氣體60Z中的多種氣體濃度。圖25中例示有對混合存在4種氣體的樣品氣體60Z中的各氣體的氣體濃度進(jìn)行測定的裝置。在氣室IOZ的內(nèi)部配置有放射用于測定的波長的光的光源。只要是放射的光的波長范圍較廣、且包含可利用于各氣體的吸收的波段的光源，則可如圖23所示，使用一個光源20Z。另外，雖未圖示，但也可針對每個受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD而設(shè)置分別放射由各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD所檢測的波長范圍的光的種類不同的光源20ZA、20ZB、20ZC、20ZD。在圖25中，針對各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD而分別配置的帶通濾波器40ZA、40ZB、40ZC、40ZD是使各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD中成為測定對象的氣體所吸收的波長的光透過、且截?cái)喑艘酝獾牟ㄩL的光的光學(xué)元件，并且針對各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD而配置不同的帶通濾波器40ZA、40ZB、40ZC、40ZD。另外，向氣室IOZ中供給樣品氣體60Z，并進(jìn)行測定。另外，關(guān)于各受光單元50ZA、50ZB、50ZC、50ZD中所計(jì)算的氣體濃度的計(jì)算方法，與上述的算法相同。另外，在圖25中，表示有將第6實(shí)施方式多個化的方式，但也可將第5實(shí)施方式多個化。此時，只要在上下排列的氣體濃度測量模塊間共有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，當(dāng)一者反射時另一者透過即可。另外，在上述第5及第6實(shí)施方式中，將旋轉(zhuǎn)鏡30Z或MEMS致動器70Z進(jìn)行全反射或全透過的情況作為一例進(jìn)行了說明，但并不限定于此，也可以具有某種程度的反射率或透過率而進(jìn)行反射或透過的方式構(gòu)成裝置。另外，通過氣體濃度計(jì)算裝置1Z、1ZA而計(jì)算的氣體的濃度，除了空調(diào)的控制以夕卜，也可適用于計(jì)算氣體的濃度的各種設(shè)備中。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的一個方面提供一種氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊，其可防止因受光元件的個體差而產(chǎn)生的問題，且可防止因光路長度不穩(wěn)定而產(chǎn)生的問題。本發(fā)明的另一個方面提供一種氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊，其可防止因受光單元的個體差而產(chǎn)生的問題，且可防止因用于產(chǎn)生光路長度的變化或受光能量值的差異的要素的振動而產(chǎn)生的光檢測精度的下降，進(jìn)而可抑制因光的測定時間偏差而產(chǎn)生的光檢測精度的下降。
本發(fā)明的另外一個方面提供一種氣體濃度計(jì)算裝置及氣體濃度測量模塊，其可防止因受光單元的個體差而產(chǎn)生的問題，且可防止因用于產(chǎn)生光路長度的變化或受光能量值的差異的要素在與光路的方向相同的方向上運(yùn)動而產(chǎn)生的問題。
權(quán)利要求
1.一種氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計(jì)算模塊且計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置， 所述氣體濃度測量模塊具備 氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間； 光源，其配置于所述氣室的一端； 反射切換單元，其配置于所述氣室的所述一端或另一端，且使自所述光源放射的光反射或透過； 反射單元，其使透過了所述反射切換單元的光反射； 比較氣室，其封入有規(guī)定的比較氣體，且配置于透過了所述反射切換單元的光的光路上；及 受光單元，其配置于所述氣室的所述另一端，接收自所述光源放射且通過所述反射切換單元反射的光、及自所述光源放射、透過所述反射切換單元、穿過所述比較氣室并通過所述反射單元反射的光， 所述氣體濃度計(jì)算模塊基于通過所述反射切換單元使光反射及透過了的各情況下的所述受光單元的受光能量值，來計(jì)算所述對象氣體的所述濃度。
2.如權(quán)利要求I所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述反射切換單元是對相對于自所述光源放射的光的反射率進(jìn)行電性調(diào)整而切換光的反射與透過的反射率調(diào)整單元。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述反射率調(diào)整單元為空間光調(diào)制器。
4.如權(quán)利要求2所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述反射率調(diào)整單元為液晶光學(xué)元件。
5.如權(quán)利要求I所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述反射切換單元是對于自所述光源放射的光通過旋轉(zhuǎn)來切換反射與透過的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為由反射板與孔構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鏡。
7.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述反射單元具備角度不同的多個反射面，使透過了所述反射切換單元的光被所述多個反射面依次反射并且在每次由所述反射面的反射時穿過所述比較氣室。
8.如權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的氣體濃度檢測裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的比較氣體為與所述對象氣體種類相同的飽和氣體。
9.如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 進(jìn)一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置于所述光源與所述受光單元之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。
10.如權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述光源為放射紅外線的光源。
11.如權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于，所述對象氣體為二氧化碳。
12.如權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 具備 所述氣體濃度測量模塊，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；及 多個所述氣體濃度計(jì)算模塊，其與多個所述受光單元相對應(yīng)。
13.一種氣體濃度測量模塊，其特征在于， 其是計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置中的氣體濃度測量模塊， 具備 氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間； 光源，其配置于所述氣室的一端； 反射切換單元，其配置于所述氣室的所述一端或另一端，且使自所述光源放射的光反射或透過； 反射單元，其使透過了所述反射切換單元的光反射； 比較氣室，其封入有規(guī)定的比較氣體，且配置于透過了所述反射切換單元的光的光路上；及 受光單元，其配置于所述氣室的所述另一端，接收自所述光源放射且通過所述反射切換單元反射的光、及自所述光源放射、透過所述反射切換單元、穿過所述比較氣室并通過所述反射單元反射的光。
14.一種氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計(jì)算模塊且計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置， 所述氣體濃度測量模塊具備 氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間； 光源，其配置于所述氣室內(nèi)； 反射率調(diào)整單元，其配置于所述氣室的一端，且對相對于自所述光源放射的光的反射率進(jìn)行電性調(diào)整；及 受光單元，其配置于所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通過所述反射率調(diào)整單元反射的反射光， 所述氣體濃度計(jì)算模塊基于通過所述反射率調(diào)整單元對所述反射率進(jìn)行了電性調(diào)整的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比，來計(jì)算所述對象氣體的所述濃度。
15.如權(quán)利要求14所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述反射率調(diào)整單元為光電裝置。
16.如權(quán)利要求14所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述反射率調(diào)整單元為液晶光學(xué)元件。
17.如權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 進(jìn)一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置于所述光源與所述受光單元之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。
18.如權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述光源為放射紅外線的光源。
19.如權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述對象氣體為二氧化碳。
20.如權(quán)利要求14至19中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 進(jìn)一步具備儲存單元，該儲存單元預(yù)先儲存表示所述對象氣體的所述濃度與所述比的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫或近似式， 所述氣體濃度計(jì)算模塊基于所述數(shù)據(jù)庫或所述近似式來計(jì)算與所述比相對應(yīng)的所述濃度。
21.如權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 具備 所述氣體濃度測量模塊，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；及 多個所述氣體濃度計(jì)算模塊，其與多個所述受光單元相對應(yīng)。
22.—種氣體濃度測量模塊，其特征在于， 其是計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置中的氣體濃度測量模塊， 具備 氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間； 光源，其配置于所述氣室內(nèi)； 反射率調(diào)整單元，其配置于所述氣室的一端，且對相對于自所述光源放射的光的反射率進(jìn)行電性調(diào)整；及 受光單元，其配置于所述氣室的另一端，接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通過所述反射率調(diào)整單元反射的反射光。
23.一種氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 其是具備氣體濃度測量模塊及氣體濃度計(jì)算模塊且計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置， 所述氣體濃度測量模塊具備 氣室，形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間； 光源，其配置于所述氣室內(nèi)； 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其配置于所述氣室的一端，且通過旋轉(zhuǎn)使自所述光源放射的光反射或透過；及 受光單元，其配置于所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通過所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)反射的反射光， 所述氣體濃度計(jì)算模塊基于通過所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述光反射或透過的各情況下的所述受光單元的受光能量值的比，來計(jì)算所述對象氣體的所述濃度， 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在與自所述光源直至所述受光單元為止的光路的方向不同的方向上進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)。
24.如權(quán)利要求23所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為由反射板與孔構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鏡。
25.如權(quán)利要求24所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)鏡在與自所述光源直至所述受光單元為止的所述光路的方向大致垂直的方向上進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)。
26.如權(quán)利要求23所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為微電子機(jī)械系統(tǒng)致動器。
27.如權(quán)利要求23至26中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 進(jìn)一步具備帶通濾波器，該帶通濾波器配置于所述光源與所述受光單元之間的光路上，且僅使規(guī)定波長的光通過。
28.如權(quán)利要求23至27中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述光源為放射紅外線的光源。
29.如權(quán)利要求23至28中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 所述對象氣體為二氧化碳。
30.如權(quán)利要求23至29中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 進(jìn)一步具備儲存單元，該儲存單元預(yù)先儲存表示所述對象氣體的所述濃度與所述比的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫或近似式， 所述氣體濃度計(jì)算模塊基于所述數(shù)據(jù)庫或所述近似式來計(jì)算與所述比相對應(yīng)的所述濃度。
31.如權(quán)利要求23至30中任一項(xiàng)所述的氣體濃度計(jì)算裝置，其特征在于， 具備 所述氣體濃度測量模塊，其具備所述對象氣體不同的多個所述受光單元；及 多個所述氣體濃度計(jì)算模塊，其與多個所述受光單元相對應(yīng)。
32.—種氣體濃度測量模塊，其特征在于， 其是計(jì)算對象氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算裝置中的氣體濃度測量模塊， 具備 氣室，其形成導(dǎo)入所述對象氣體的導(dǎo)入空間； 光源，其配置于所述氣室內(nèi)； 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其配置于所述氣室的一端，且通過旋轉(zhuǎn)使自所述光源放射的光反射或透過；及 受光單元，其配置于所述氣室的另一端，且接收自所述光源直接放射的直接光、及自所述光源放射并且通過所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)反射的反射光， 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在與自所述光源直至所述受光單元為止的光路的方向不同的方向上進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
具備氣室(10X)，其形成導(dǎo)入對象氣體的導(dǎo)入空間(11X)；紅外光源(20X)，其配置于氣室(10X)的一端；調(diào)制鏡(70X)，其配置于氣室(10X)的一端，且使自紅外光源(20X)放射的光反射或透過；反射鏡(60X)，其使已透過調(diào)制鏡(70X)的光反射；飽和氣體室(40X)，其封入有規(guī)定的比較氣體，且配置于已透過調(diào)制鏡(70X)的光的光路上；受光部(30X)，其配置于氣室(10X)的另一端，接收經(jīng)調(diào)制鏡(70X)反射的光、及透過調(diào)制鏡(70X)并穿過飽和氣體室(40X)并且經(jīng)反射鏡(60X)反射的光；及計(jì)算電路(3X)，其基于通過調(diào)制鏡(70X)使光反射及透過的各情況下的受光部(30X)的受光能量值來計(jì)算對象氣體的濃度。
文檔編號G01N21/61GK102762976SQ201180009780
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月16日
發(fā)明者井澤利之, 村上忠良 申請人:浜松光子學(xué)株式會社